两步法制备性能优良的ZnO纳米线

利用热蒸发和溶液浸泡两步法制备了性能优良的ZnO纳米线，研究了这些ZnO纳米线的光致发光和场发射特性.与直接采用热蒸发方法生长的ZnO纳米线相比，由该方法得到的ZnO纳米线表现出了更好的紫外发光特性，同时发生5 nm的蓝移，场发射测试表明其开启电场和阈值电场分别达到2.3 V/μm和6.8 V/μm.该方法适用于制备光致发光和场发射性能优良的ZnO纳米线.     

丝网印刷ZnO纳米锥的浆料制备及场发射特性研究

针对现有的丝网印刷碳纳米管薄膜需要各种后处理工艺才能改善其场发射特性的问题,提出了一种不需任何后处理的丝网印刷ZnO纳米锥的浆料配制工艺.该工艺以羧甲基纤维素为制浆剂,以水为溶剂,所制备的ZnO纳米锥薄膜表面上的有机浆料已基本分解,ZnO纳米锥在高温下既不会弯曲也不会团聚,且成本低,工艺简单.场发射特性测试表明,ZnO纳米锥与制浆剂质量比为3∶5的薄膜在电流密度为0.01 A/m^2时,最低开启场强为2.25 V/μm,在4 V/μm场强下,阳极荧光粉的发光点亮度高且分布均匀.该工艺在ZnO纳米锥场发射显示器的制作中有很好的实际应用价值.     

ZnO纳米线在外加电场下的生长及场发射性能

在外加电场条件下,利用化学气相沉积法制备出了长径比为400:1的四角状ZnO纳米线.利用多功能场发射测试仪对ZnO纳米线进行了场发射特性测试,研究了外加电场对ZnO纳米线生长的影响,讨论了ZnO纳米线在强场下的场发射电流强度饱和现象产生的原因.结果表明:外加电场大大促进了四角状ZnO纳米线在一维方向上的生长,外加电场下制备的ZnO纳米线在电流密度为0.1 mA/cm2的开启场强仅为2.25V/μm,ZnO纳米线在强场下的场发射电流强度饱和现象归因于强场下电子输运速度的饱和.     

氧化锌/银双层膜负反馈阴极电极的制备及性能研究

提出了一种可显著改善碳纳米管(CNTs)场致发射性能的ZnO/Ag双层膜负反馈阴极电极的制备方法.在条形银电极上溅射沉积一定厚度的Zn膜,经热氧化和湿法刻蚀制备成ZnO/Ag双层膜电极.同单层的Ag或氧化铟锡电极相比,该电极不仅具有足够的负反馈电阻(限流电阻)阻止CNTs场发射中过流的发生,而且降低了条形阴极电极的线性电阻,确保了场发射的均匀性.当溅射沉积Zn膜的厚度从40 nm增到120 nm时,热氧化形成的ZnO由孤岛状的颗粒变为连续体的薄膜,ZnO/Ag双层膜电极的表面光洁度比单层的Ag电极有很大的提高,负反馈电阻层的电阻增大,负反馈的能力增强.CNTs薄膜阴极场发射特性曲线证明,ZnO/Ag双层膜电极能明显降低场发射电流的波动,有效提高器件的稳定性和寿命.     

非定向氧化锌纳米线阵列的场发射

使用热蒸发的方法在硅基底上制备了非定向氧化锌（ZnO）单晶纳米线阵列。经过热蒸发之后,在硅基底上形成一层均匀分布的 ZnO 点。在这些 ZnO 点上生长出非定向的 ZnO 纳米线阵列,其中的纳米线直径大约在 10 到 20nm 之间。考虑到实用,在制备样品的过程中硅基底的温度始终保持在 500℃ 以下。然后测量了这些非定向 ZnO 纳米线阵列的场发射特性。在 5.5V·μm^-1 场强下得到了 10μA·cm^-2 的场发射电流密度;同时使用透明阳极技术观察了其场发射中心的分布。     

微接触压印法制备ZnO纳米线二维光子晶体

采用基于微接触压印的一种新工艺制备了ZnO纳米线二维光子晶体,工艺包括两个步骤:第一,利用Zn(AOc)_2溶胶作为墨水和PDMS作为印章,通过微接触压印技术在ITO衬底上制备图形化的ZnO种子层;第二,采用80℃的低温水热法在图形化的ZnO种子层上选择性的生长ZnO纳米线,获得ZnO纳米线二维光子晶体。测试结果表明:通过优化后的工艺,实现了微结构完整的图形化ZnO种子层;通过短时间的水浴生长实现ZnO纳米线二维光子晶体。由于光子晶体的多重散射效应,透过ZnO纳米线光子晶体的光波呈周期性震动的光谱曲线与带状色散条纹。     

衬底预处理对p-GaN薄膜上ZnO纳米线阵列生长的影响

为了获得具有较好紫外光发射特性的ZnO纳米线,以p-GaN薄膜为衬底,采用水热法在较低的温度(105℃)下制备出了ZnO纳米线阵列,其中纳米线的直径在100~300nm之间。对p-GaN薄膜进行3种不同的预处理,结果表明,将衬底放入氨水中浸泡有利于生长出致密、均匀、定向排列的ZnO纳米线阵列,这与p-GaN薄膜衬底经氨水浸泡后衬底表面的OH-浓度有关,表明纳米线的密度和尺寸与p-GaN薄膜衬底表面的预处理密切相关。另外,该ZnO纳米线阵列具有较好的紫外发射特性,有望在紫外发光二极管领域获得应用。     

基于ZnO半导体纳米线膜的声表面波型紫外探测器

针对传统半导体光电探测器件结构的宽带隙半导体紫外探测器可测信号弱的问题,提出了一种基于ZnO纳米线膜的声表面波型紫外探测器。该探测器利用ZnO纳米线膜的强紫外光电响应特性和声表面波器件的灵敏的声电相互作用机制,将采用高纯锌粉的热蒸发氧化工艺制备的纤锌矿型ZnO纳米线制作在已有声表面波小波传感器上。利用光致发光谱研究发现,由于低维激子限域效应和表面效应,所制作ZnO纳米线敏感膜中的紫外光电效应优于外延ZnO半导体薄膜;同时,基于ZnO纳米线膜的声表面波式紫外探测器在紫外光辐照下该探测器的中心频率减小,损耗增大。实验研究表明该器件能够实现长波紫外光的高灵敏度探测。     

纳米碳管阴极的场致发射显示研究

以热化学气相沉积法制备的多壁纳米碳管为场发射材料 ,采用一种简易的喷涂法将其制备为场发射阴极 .首先 ,将纯化后的纳米碳管与乙醇和丙酮溶液 (体积比为 9∶1 )进行混合 ;然后用喷枪将经过超声处理的悬浊液喷涂在具有ITO薄膜的玻璃基底上 ,制备了 30mm× 2 0mm大小的纳米碳管阴极 ,并进行了场致发射特性实验 ,制作了场发射显示板 .该二极结构的场发射开启场强为 3 2V/ μm ,发射电流密度可达 3A/m2 .此显示板具有稳定的发射电流和很高的亮度 ,可望应用于大屏幕显示     

ZnO纳米线的三阶非线性光学性质

用微乳液法制备ZnO纳米线, 对材料的形貌和结构进行透射电镜表征和Raman光谱表征, 并设计超短脉冲Z扫描实验, 研究ZnO纳米线的三阶非线性光学特性. 结果表明：制备的材料尺寸均一、结晶良好, 具有较好的紫外区激子发光特性; ZnO纳米线三阶非线性光学折射率为正值, 其三阶非线性光学极化率比体相ZnO高约3个数量级. 因此制备的ZnO纳米线材料具有较好的光学和非线性光学性质.     

ZnO纳米线的三阶非线性光学性质

用微乳液法制备ZnO纳米线, 对材料的形貌和结构进行透射电镜表征和Raman光谱表征, 并设计超短脉冲Z扫描实验, 研究ZnO纳米线的三阶非线性光学特性. 结果表明：制备的材料尺寸均一、结晶良好, 具有较好的紫外区激子发光特性; ZnO纳米线三阶非线性光学折射率为正值, 其三阶非线性光学极化率比体相ZnO高约3个数量级. 因此制备的ZnO纳米线材料具有较好的光学和非线性光学性质.     

氮气流量对氮化碳薄膜场致发射特性的影响

采用直流磁控溅射的方法,以镀Ti瓷片为衬底,改变N\-2和Ar的流量比,在衬底温度为400℃条件下制备了氮化碳薄膜,并对其场致发射特性进行研究,样品的开启电压为2.67V/μm,最大电流密度为17.31μA/cm2,比在同一系统制备的碳膜和用阴极电弧技术制备的氮化碳薄膜有更好的场发射特性.结果表明溅射气体中氮气含量对氮化碳薄膜的场发射特性有较大的影响.     

ZnO纳米线膜的可控生长及其量子限域效应研究

针对ZnO半导体低维纳电子/光电子器件中纳米线膜的可控性差及其所导致的特性不稳定问题,利用ZnO纳米籽晶层作为引导层,以实现ZnO纳米线膜的垂直取向生长和尺度分布可控制备,并研究低维量子限域效应对ZnO纳米线膜光电特性的影响机制,利用湿化学法在氧化铟锡导电玻璃上制备ZnO籽晶层,随后利用低温水热法进行ZnO纳米线膜的引导生长,样品的显微结构和物相分析表明,通过调节籽晶热处理温度和生长液浓度能够实现ZnO纳米线直径在10～100nm内可调,籽晶热处理温度对纳米线尺度分布影响尤其显著.室温光致发光(PL)谱测试及分析表明,直径小于20nm的ZnO纳米线薄膜样品的PL谱的近紫外带边发射峰相比于更大直径的纳米线样品发生了明显的蓝移,而且半高宽显著减小.利用量子限域效应理论对PL谱带边发射峰随纳米线的尺度分布发生变化的规律进行了合理分析.     

高温烧结和等离子轰击改善碳纳米管薄膜的场发射性能

针对丝网印刷碳纳米管(CNTs)薄膜阴极场发射能力差和寿命短等问题,提出了一种能有效改善其场发射性能的高温烧结和等离子轰击后处理方法.同其他方法相比,该方法避免了直接接触对CNTs膜体造成的机械损伤,能彻底清除CNTs薄膜表面的有机粘合剂,增强CNTs薄膜与衬底的接触,并且烧毁超长的CNTs尖端.场发射特性测试表明,经该方法处理的CNTs薄膜的开启场强为2.6 V/μm,电流密度在场强为9.0 v/μm时达到527×10-6A/cm2.场发射寿命测试显示,该方法处理的CNTs薄膜阴极经点亮200 min后电流密度基本没有衰减,波动也较小.该方法为改善丝网印刷CNTs薄膜阴极的场发射性能提供了一种可行的方案.     

磁控溅射制备AlN过渡层ZnO薄膜及其性能研究

大量研究表明ZnO薄膜已在气敏器件、表面声波器件和压敏器件等方面得到较为广泛的应用。由于Si与ZnO的晶格常数及热膨胀系数的失配度均很大,难以实现高质量ZnO薄膜的外延生长,采用中间缓冲层是一种值得研究的工艺。由于AIN的晶格结构与ZnO相同,所以可作为生长高质量ZnO薄膜的缓冲层,并改善ZnO/AlN界面结构。实验采用射频磁控溅射制备了ZnO/AlN双层膜,研究了薄膜的结构和形貌。结果表明,相比于相同工艺下制备的ZnO/Si薄膜,双层膜的生长取向依然是(002),应力减小,结晶质量更好。     

图形化ZnO纳米杆的生长与表征

为了得到具有较好紫外发射特性的ZnO纳米杆阵列,以氢气腐蚀过的GaN薄膜为衬底,在较低的温度(105°C)下采用水浴法制备图形化ZnO纳米杆阵列。对制备的样品进行结构和形貌表征,并通过对比实验研究氢气腐蚀处理的影响。结果表明,氢气腐蚀过的GaN薄膜衬底,有利于形成致密、均匀、定向排列的ZnO六边形图案,符合螺旋位错驱使的生长机制。     

制备参数对ZnO纳米线阵列特性的影响

针对目前水热法制备ZnO纳米线生长机制及成核过程中存在的一些模糊问题,利用水热法制备了一维ZnO纳米线阵列,研究了ZnO纳米线生长过程中反应液浓度、生长时间、反应压力、退火条件等实验参数对ZnO纳米线阵列的形貌、微结构及光电特性的影响,讨论了纳米线生长的成核机制及生长机理.研究结果对制备高质量一维ZnO半导体纳米线阵列并将其应用于微纳及光电子器件领域都有一定的参考价值.     

氮气流量对氮化碳薄膜场到场致发射特性的影响

采用直流磁控溅射持方法，以镀Ti瓷片为衬底，改变N2和Ar的流量比，在衬底温度为400℃条件下制备了氮化碳薄膜，并对其场致发射特性进行了研究，样品的开启电压为 2．67V／μm，最大电流密度为17．31μA/cm^2，比在同一系统制备的碳膜和用阴极弧技术制备的氮化碳薄膜有更好的场发射特性。结果表明：溅射气体中氮气含量对氮化碳薄膜的场发射特性有较大的影响。     

Zn基ZnO纳米棒阵列的制备和发光特性

N2H4.H2O水热体系中,在Zn基底上制备出了ZnO纳米棒薄膜。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)及发致发光谱(PL)等分析测试手段,研究了ZnO薄膜的形貌结构和发光特性。结果表明,预处理工艺不同,Zn基底表面状态不同,ZnO薄膜形貌也不同。在经预氧化形核的Zn基底上易于制备ZnO纳米棒薄膜。在单一取向的Zn基面上,易于制备ZnO纳米棒阵列。PL测试分析表明,ZnO纳米棒有强的近带边紫外光发射峰和弱的缺陷发射峰。阵列棒本征发射峰强度最高、缺陷峰最弱,反映了该ZnO纳米棒结晶质量高。     

阴极电沉积法制备ZnO及其特性研究

用ZnCl2的非水二甲基亚砜溶液做电解液,采用阴极电沉积法在导电玻璃上制备出了一系列的ZnO薄膜。实验发现ZnCl2的浓度对ZnO薄膜的光学性质有重要影响,ZnCl2浓度依次为0.01mol/L、0.03mol/L和0.05mol/L。当ZnCl2的浓度为0.01mol/L时薄膜的光学性能最好,此时发射谱出现紫峰和绿峰。XRD分析表明,薄膜是ZnO的多晶结构。