不同形貌ZnO納米材料的制備及表征.pdf

1、近年來,由于ZnO納米材料在太陽能電池、場效應晶體管、氣敏傳感器、生物傳感器、短波發(fā)光二極管、短波激光器以及其他光電器件等方面有重要潛在應用,ZnO納米材料成為國內外研究的熱點.ZnO是一種重要的Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙寬禁帶化合物半導體材料,室溫下禁帶寬度為3.37 eV,而且具有很高的激子束縛能(60 meV),在光電、壓電、熱電等各個領域都具有優(yōu)異的性能.由于ZnO納米材料的性質和特性受形貌和結構的影響較大,目前研究者多致力于制備特殊形貌

2、的ZnO納米結構,已經(jīng)用不同的方法制備出納米線、納米棒、納米管、納米花、納米帶等不同維數(shù)多種形貌的ZnO納米結構.
　　本文通過溶膠-凝膠法和化學溶液法制備了不同形貌的ZnO納米結構,有棒狀、片狀、花狀、球狀.采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、能譜儀(EDS)、傅里葉紅外吸收譜(FTIR)、光致發(fā)光譜(PL)等多種測試手段對所得產物進行了結構表征和性能測試,并初步探討了其生長機理.主要研

3、究結果如下:
　　1.溶膠-凝膠和化學溶液法制備一維ZnO納米棒陣列先采用溶膠-凝膠法在鍍銀玻璃襯底上制備ZnO納米種子薄膜,再以六水合硝酸鋅和六次甲基四胺(HMT)為主要原料,采用化學溶液法在覆有氧化鋅納米種子薄膜的襯底上制備出取向性好、排列緊密的氧化鋅納米棒陣列.測試結果表明,氧化鋅納米棒為單晶,屬于六方纖鋅礦結構,平均直徑約為100-300nm,長約2μm.研究了ZnO種子薄膜對其定向生長的重要作用,并初步分析了ZnO納米棒

4、陣列的生長機理.
　　2.化學溶液法制備二維ZnO納米片采用化學溶液法在鍍有Zn膜的Si(111)、鍍有ZnO種子膜的玻璃和Si(111)上制備出二維ZnO納米片.測試結果顯示制備的ZnO納米片為六方纖鋅礦結構的單晶ZnO,厚度約為50-100 nm,大小約為1-2μm,相互交錯排列.比較了不同薄膜對ZnO納米片的形貌影響,分析了納米片的形成機理.
　　3.溶膠-凝膠和化學溶液法制備三維花狀ZnO納米結構采用溶膠-凝膠和化學

5、溶液法在不同襯底上制備出三維花狀ZnO納米結構.分析表明,花狀ZnO納米結構由多個六方纖鋅礦結構單晶ZnO納米棒組成,在200-400nm的紫外區(qū)有強的寬帶吸收，PL譜中存在364nm(3.40eV)較弱的紫外發(fā)射,421nm(2.94ev)較強的藍光發(fā)射,521nm(2.38ev)和560nm(2.21ev)處較弱的綠光發(fā)射,并對發(fā)光機制進行了詳細的分析.最后討論了花狀ZnO納米結構的形成機理.
　　4.溶膠-凝膠法制備ZnO納