ZnO基Ⅱ型納米異質結構的制備與光學性質研究.pdf

1、低維半導體納米材料由于其具有獨特的理化特性近來得到了人們的廣泛關注。半導體納米線已經成為納米科學領域內的研究熱點問題?；诎雽w納米線的納米器件已經應用到光電子器件、能量轉換、生物醫藥、光學器件等各個領域。其中,ZnO作為近些年來新興的一種半導體材料,在光電子領域具有良好的應用前景。我們以ZnO納米結構為基礎,研究了基于ZnO納米線的Ⅱ型納米異質結構。Ⅱ型納米異質結構由于其特有的能帶結構,近年來得到了長足的發展。我們在本文中研究一些Zn

2、O基Ⅱ型納米異質結構的合成、形成機制以及光學性質的例子。
　　 本文的主要工作就圍繞著以ZnO為基礎的Ⅱ型納米異質結構展開。
　　 (1)利用化學氣相沉積法和溶液法分別合成了ZnO納米結構,并研究了其光學性質。通過使用金屬有機化學氣相沉積法生長ZnO籽晶層和濺射的方法生長.Au薄膜引導ZnO納米陣列的生長。通過化學氣相沉積法合成了ZnO納米陣列。除了氣相蒸發法之外,在水相和有機相中也分別合成了ZnO納米結構。在水相中,通

3、過調節還原劑的濃度可以改變納米線的形貌。在有機相中,通過改變表面活性劑的電性可以調節ZnO納米結構的形貌。
　　 (2)通過熒光發射光譜、激發光譜、瞬態光譜以及交溫熒光光譜的手段研究了ZnO:Se納米棒中很強的橙光發射。從而說明Se雜質在ZnO橙光發射中的作用,通過一個模型描述了橙光發射的過程。
　　 (3)氣相法制備了ZnO:Se納米棒。通過氣相沉積的方法合成了ZnO-ZnSe納米環。通過微觀結構分析說明了這個納米環的

4、形成機制。同時測試了其光學性能,同樣發現了很強的橙光發射。我們通過對ZnO-ZnSe之間的能帶結構的分析,說明了橙光發射的過程。
　　 (4)利用金屬輔助刻蝕法合成了硅納米線陣列。我們研究了硅納米線的形成過程,金屬納米粒子在刻蝕中的作用以及金屬納米顆粒在刻蝕過程中運動過程。通過對比將硅片浸沒在不同濃度的金屬離子中和不同的浸泡時間,探討了由于Ag納米顆粒的形貌不同導致的最后得到的硅納米陣列的形貌差異。
　　 (5)通過調節

5、刻蝕液中氧化劑的濃度使得硅納米線表面出現了多孔結構。我們在這種多孔硅納米線中發現了硅在可見光范圍內的熒光發射。我們對比了不同的氧化劑濃度和不同電阻率的硅片中的熒光發射,嘗試對這些硅納米線中的熒光發射現象給予總結。
　　 (6)使用金屬有機化學氣相沉積的方法將ZnO納米結構包覆到硅納米線陣列中,研究了不同生長條件得到的兩種ZnO納米結構。對這兩種ZnO-Si復合結構進行了結構表征和光學性質的表征。將ZnO包覆到多孔硅納米線上,使多