一种水热生长的ZnO纳米线特性研究

水热生长ZnO纳米线一般分为两步,制备合适的衬底并生长纳米线.系统介绍了ZnO籽晶衬底以及无籽晶衬底制备过程,并讨论制备过程各步骤的功能.深入研究硝酸锌和六次甲基四胺混合液生长纳米线的反应过程,分别调节溶液浓度、水浴反应温度、PH值以及聚乙稀亚胺质量寻求最佳的生长条件.室温下ZnO纳米线的光致发光谱表明,存在紫外,蓝光和绿光发射峰.最后对水热法掺杂纳米线进行了介绍,掺杂材料和掺杂浓度决定纳米线的发光特性以及磁性.     

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。     

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.     

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20 nm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5.5 V·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.     

聚乙烯亚胺对ZnO纳米线阵列膜的形貌和光电性能的影响

采用X射线衍射仪、投射电镜仪和扫描电镜仪等测试手段,系统地研究了不同聚乙烯亚胺(PEI)浓度对ZnO纳米线阵列膜的形貌、线密度和尺寸的影响及ZnO纳米线阵列膜的光电性能.研究结果表明,在PEI浓度从3.2 mmol.L-1变化到9.3 mmol.L-1所制备的所有ZnO纳米线阵列膜中,使用7.3 mmol.L-1PEI浓度合成的ZnO纳米线阵列膜,制成染料敏化太阳能电池后获得0.66%的最高的光电转换效率.     

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.     

氧化锌纳米线阵列的可控合成与光学性能

为了制备定向生长、光电性能优越的ZnO纳米阵列,改进了一种较为简单的水热方法:首先在ITO玻璃上铺上一层岛状ZnO种子,然后利用水热反应,在ITO玻璃上生长了规则排列的、沿(002)晶轴定向生长的ZnO纳米阵列.并基于XRD、SEM、光致发光光谱等测试揭示了样品的形貌、微结构和发光性能的特征及相互作用机理.分析结果表明,纳米线属于六方纤锌矿结构,具有垂直沿c轴方向择优生长的特征.光致发光光谱测试表明,当ZnO纳米线阵列的取向性较差时,可同时观测到较强的绿光发射和蓝光发射;但是,当ZnO纳米线阵列的取向性明显提高之后,只发射单一的强绿光.进一步分析表明,随着前驱溶液浓度的降低,ZnO纳米线阵列的发光强度呈非线性变化,而纳米线的尺寸单调的变小.     

单根In掺杂的n-ZnO纳米线/p+-Si异质结的紫外电致发光

采用化学气相沉积的方法在In0.1Ga0.9N衬底上生长出In掺杂的n-ZnO纳米线阵列.电学输运测量得到单根n-ZnO纳米线的电阻率为0.001 Ω cm,比同样方法在GaN衬底上生长的ZnO纳米线低约20倍.这个结果表明来自于In0.1Ga0.9N衬底中的In原子在高温生长过程中可能被掺入ZnO纳米线.制备成功单根n-ZnO纳米线/p -Si异质结构并研究了其电致发光特性.室温下电致发光光谱中可以看到一个窄的ZnO激子峰(约380 nm)和一个中心位于700 nm 的来自Si衬底表面自然氧化硅发光中心的发光峰.     

ZnO微纳米结构的制备及其光学性能

在没有催化剂的情况下,空气中直接加热氧化锌片成功制备出ZnO纳米线/纳米片.通过改变反应温度,分别能够获得紧密排列的ZnO纳米线和纳米片.ZnO纳米线和纳米片的直径为几个微米,厚度约为280 nm.室温光致发光测试研究表明其最大可见发射波长在508 nm.该研究工作为纳米器件研制提供了一种简单直接氧化方法,可望高产率制备高质量半导体纳米线和纳米片阵列.     

铜箔上热蒸发沉积ZnO纳米线及其特性

在水平放置的管式炉内,采用热蒸发Zn粉的方法,在铜箔上制备了大量的ZnO纳米线.利用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜以及荧光光谱仪分别对ZnO纳米线的微结构、形貌及光学性能进行研究.结果表明,合成的ZnO纳米线为六角结构,且具有良好的结晶性能,纳米线的长度在10~50μm之间,直径在80~150 nm之间,生长机制为气相-固相生长机制.荧光光谱表明ZnO纳米线光致发光的主峰为位于387 nm的带隙态发光.     

电沉积Ni纳米线阵列及其磁学性能研究

为了解决因受阳极氧化铝(AAO)孔道直径限制导致合成的金属纳米线尺寸单一、磁性受限的问题,采用二次阳极氧化法制备了不同孔径的阳极氧化铝(AAO)模板,依据模板辅助电沉积法,在不同孔径AAO模板内生长了Ni纳米线阵列,利用SEM,TEM,XRD和EDS等技术对制备的Ni纳米线阵列形貌、微观结构和成分进行表征,通过物理性能测试系统(PPMS)研究了Ni纳米线的磁学性能。结果表明:Ni纳米线的生长机制是交流电正半周期Ni~(2+)还原与负半周期Ni原子溶解的共同作用;Ni纳米线具有磁各向异性,随着直径的增大,Ni纳米线的易磁化方向由平行于纳米线轴线方向逐渐转变为垂直于纳米线的方向,易磁化方向的转变是由有效各向异性场和磁畴结构随纳米线直径的改变而导致的。研究电沉积Ni纳米线阵列及其磁学性能,可为深入研究交流电沉积法制备磁性纳米线的生长机制和磁性纳米线的磁化机理提供理论和实验依据,为拓宽纳米线的应用领域奠定基础。     

碳/氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯电化学检测叶酸

通过化学气相沉积法制备三维(3D)泡沫石墨烯(GF),然后利用水热合成法在泡沫石墨烯表面生长氧化锌纳米线阵列(ZnO NWAs),再利用化学气相沉积法在其表面沉积碳(C),得到碳/氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯(C/ZnO NWAs/GF)复合材料.用该复合材料做电极,采用电化学方法检测叶酸(FA).结果表明,三维泡沫石墨烯具有和模板泡沫镍一样的三维孔状结构,ZnO NWAs均匀且垂直地生长在泡沫石墨烯表面,碳沉积在ZnO NWAs表面.在线性范围为0~60 μmol·L-1内,C/ZnO NWAs/GF电极检测FA时,灵敏度为0.13 μA·μmol-1·L,且在尿酸(UA)干扰下检测 FA具有良好的选择性.C/ZnO NWAs/GF电极有良好的稳定性和重复性.     

取向ZnO纳米线阵列的生长机理及发光特性

用化学气相沉积法制备了圾向纳米氧化锌（ZnO）阵列；用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察了制备的纳米ZnO的形貌结构;用荧光光谱仪（PL）分析了样品的发光特性；以气-液-固（VLS）生长模型和Ehrlich-Schwoebel势垒理论解释讨论了ZnO纳米线的生长结构与机理。     

低温水热制备ZnO纳米棒及其生长机理

以Zn(NO3)2·6H2O为前驱体,在碱性环境中,低温水热方法直接制备了ZnO纳米棒.应用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行了表征;通过光催化降解亚甲基蓝来评价ZnO的光催化活性;对60℃,1～24 h范围内不同水热样品,进行了形貌观察,分析了ZnO的形核过程.结果表明:ZnO为六边棱柱状纳米棒,晶型为纤锌矿结构;ZnO纳米棒的表观生长速率约为0.7μm/h,表观形核时间约为3 min;碱性条件是影响形核的重要因素;光催化活性随水热时间的增加而增强.     

用X射线衍射研究不同直径镍纳米线阵列的生长方向

大面积有序的不同直径的镍纳米线阵列在多孔氧化铝模板中通过直流电化学沉积制备，利用X光衍射研究了它们的生长方向。充分利用X光的特点对镍纳米线阵列的正反两面进行了测量，结果发现随着纳米线直径的增加，镍纳米线方向向由[110]方向开始向[111]方向转变。并且，利用高分辨透射电镜进行观测，结果发现和XRD得到的结果是一致的。这进一步说明了利用X光来研究纳米线的生长方向既简单又准确．该方法将在以后的纳米器件的研究中起到重要的作用，     

ZnCoO和ZnO纳米棒阵列的结构及发光特性

高浓度排列的ZnCoO、ZnO纳米棒在70℃下水热反应垂直生长在含ZnO薄膜涂层的玻璃上,这些阵列的形貌、结构和发光机理分别用场射扫描电子显微镜、X-ray衍射、光致发光来研究,显示出纳米棒直径为150 nm,沿着[0001]方向生长,氨水浓度和ZnO缓冲层在ZnCoO纳米棒成核和生长中起着重要的作用.用波长为325 nm的激光激发样品,测量了光致发光谱,光致发光表明PL光谱是由宽紫外光和可见光构成,并进一步观察发光谱随激发光功率密度的变化关系,对谱线强度、峰值波长进行了测量,同时对发光谱产生的机理、强度饱和值存在的原由、强度随激发光功率密度变化及紫光峰红移的起因进行了分析.     

SnO2纳米线阵列的制备及纳米器件的制作

采用简单的溶胶-凝胶方法在多孔阳极氧化铝模板(AAM)的微孔中制备了高度有序的SnO2纳米线阵列。XRD,SEM和TEM对样品进行了结构和形貌的表征,结果表明,高度有序的SnO2纳米线具有四方相的多晶结构,纳米线连续均匀;并对SnO2纳米线阵列的生长机理进行了探讨;最后用聚焦离子束沉积设备制作了单根SnO2纳米线器件。     

基底预处理对于水热法制备ZnO微/纳米管阵列的影响

采用水热法系统研究了基底预处理(基底铺膜、不铺膜吹氮气处理和盐酸浸泡处理等)方式对于制备ZnO微/纳米管阵列的影响;结合ZnO晶体的微观结构,探讨了基底特征与ZnO微/纳米管阵列生长的内在联系.结果表明,采用高纯氮气和盐酸浸泡预处理基底均能制备得到ZnO微/纳米管阵列,并且这两种预处理方法制备出的纳米管在尺寸、形貌和分布上有所不同.ZnO微/纳米管成管机理研究表明,ZnO顶部锌终端对于生长微/纳米管起着决定性作用.