氧化鋅納米結構的制備、摻雜及其性能研究.pdf

1、ZnO是Ⅱ-Ⅵ族半導體材料,它的禁帶寬度為Eg=3.37ev,在室溫下,其激子結合能高達60meV。ZnO因具有優異的場發射、光學、傳輸、氣敏、壓敏等特性,使其在納米激光器、單電子晶體管、紫外光探測器、室溫場效應晶體管、場致發射平板、顯示器、化學傳感器、過流保護方面的壓敏材料、太陽能電池等領域具有較好的應用前景。
　　 本文分別采用熱蒸發法、電化學法、水熱法三種簡單易行的制備方法制備了多種ZnO納米結構,并利用場發射掃描電子顯微

2、鏡、X射線衍射儀、場發射測試儀、熒光光譜儀分別對其結構、形貌、場發射性能和光學性能進行了表征,并對表征結果進行了分析和討論。具體主要包括以下的研究內容:
　　 采用熱蒸發法,以鋅粉為蒸發源,通過改變制備條件在硅襯底上制備出了多種形貌的一維納米ZnO,結果表明:在不同的制備條件下,制備出了陣列狀、豆芽狀、蠟燭狀、鉛筆狀等多種一維納米ZnO,陣列狀的納米ZnO有明顯的c軸擇優生長取向,其光致發光譜中紫外峰和可見光峰的強度比值較大,表

3、明其結晶質量較好；鉛筆狀的納米氧化鋅的場發射性能較好；豆芽狀納米氧化鋅的PL譜中出現了較強的綠光峰,表明其納米結構中存在的缺陷較多。
　　 采用熱蒸發法,以鋅粉和鎂粉為蒸發源,通過改變鎂粉和鋅粉的質量比制備出了多種不同摻雜比例的一維納米氧化鋅,鎂粉和鋅粉的質量比分別為0％、5％、10％、15％。多種表征結果表明:Mg的摻入沒有改變ZnO的六角纖鋅礦結構,但在一定程度上改變了晶體的形貌,隨著摻雜比例的增大,樣品中納米結構的結晶質量

4、變差。摻雜比例為15％的樣品的PL譜表明:其綠光峰較高,說明隨著Mg的摻雜量的增大,納米結構中出現了較多的缺陷,并且其結晶質量也變差。并且通過對這四個樣品PL譜的對比發現:隨著Mg的摻入,樣品所對應的PL譜中紫外峰的位置都出現了不同程度的藍移。
　　 采用自組裝的電化學裝置,以氯化鋅和氯化鉀混合溶液為電解液,通過改變KCl在溶液中的濃度在Cu襯底上制備出了多種Zn-ZnO納米結構,KCl在溶液中的濃度分別為0mol/L、0.05

5、mol/L、0.1mol/L和0.2mol/L。結果表明當KCl在溶液中的濃度從0mol/L增加到0.1mol/L的過程中,樣品的結晶質量逐漸變好,但當KCl濃度增加到過高的濃度0.2mol/L時,樣品的結晶質量又開始變差,并且其納米結構中存在較多的缺陷。最后對樹葉狀一維納米Zn-ZnO結構的場發射特性進行了分析研究。
　　 利用水熱法,以硝酸鋅和六次甲基四胺為反應溶液,通過改變襯底的不同放置條件制備出了形貌差別較大的一維納米氧