熔盐法生长ZnO单晶颗粒的微结构与形貌研究

文章采用熔盐法生长ZnO颗粒,研究了制备条件对颗粒的成分、尺寸、形貌以及晶体结构的影响。结果表明,熔盐生长过程没有在ZnO颗粒中引入杂质。所制备的颗粒虽然具有多种形貌,但均为单晶,具有典型的六角纤锌矿结构。熔盐生长的温度、气氛以及气压等条件对于ZnO颗粒的晶体结构没有明显影响,但是会显著影响到颗粒的尺寸。高温和空气常压条件下,可以制得尺寸分布较窄的ZnO大颗粒。     

生长温度对S掺杂ZnO特性的影响

S掺杂在ZnO材料中引入Zn空位，会对可见光的发光起到增强的作用。利用水热法制备了纤锌矿结构的S掺杂ZnO，随着生长温度的提高，ZnO晶粒的尺寸由1.2 μm提高到了2.3 μm，样品由低温下各晶粒的均匀生长变为某些晶粒的优先生长模式。在荧光光谱中，紫外和可见发光均得到了增强，且可见光发光的增强要明显大于紫外发光，这表明生长温度的提高会改善晶体的质量，同时S的存在也将会使样品中的Zn空位迅速增多。S掺杂ZnO导致的可见光发光的增强可以使ZnO材料在可见光发光器件中得进一步到的应用。     

纳米氧化锌颗粒的荧光光谱特性及测试条件的影响

分别用沉淀法和有机物单源的热分解方法从溶液中生长了不同尺寸的氧化锌纳米晶体,研究了纳米晶体的荧光特性及其对测量样品状态的依赖关系.尺寸比较大的ZnO纳米晶体在固态下其荧光光谱为宽阔的发光带,并在宽阔发光带上出现一系列明显的精细结构,而分散于有机溶剂中时其荧光由激子复合发射和通过氧空位的复合发射组成.分散于有机溶剂中的中等尺寸的表面包裹的纳米ZnO晶体的荧光由激子荧光、通过浅杂质的发射和通过本征缺陷复合的荧光组成,其强度随着测量浓度的升高而增强,并且激子的荧光发生红移;尺寸比较小的表面包裹的纳米晶体的荧光为激子复合和通过氧空位复合的荧光组成,激子荧光强度、通过氧空位的发光强度及其相对强度随着纳米晶体浓度的变化而变化,测量浓度的升高,激子发光峰没有位移,但与缺陷态相关的激发光荧光发生红移.     

纳米ZnO的温和液相法制备及其光催化性能

以ZnCl₂作为锌源,采用液相法制备了由粒径约17 nm的氧化锌粒子组合而成的花状六方纤锌矿晶体结构的氧空位缺陷型ZnO纳米材料,对制备的ZnO纳米材料的结构、形貌和成分进行了表征,计算了其禁带宽度,并通过光催化降解亚甲基蓝研究了其光催化性能.结果表明:氧空位缺陷型ZnO纳米材料具有很好的结晶度和形貌,且禁带宽度为3.17 eV,低于普通ZnO的禁带宽度.当光催化降解亚甲基蓝溶液0.5、2.5 h时,降解率分别为20%和80%,降解速度是普通Ag纳米颗粒掺杂氧化锌的4倍,表明制备的氧空位缺陷型ZnO纳米材料具有优异的光催化性能.     

ZnO中氧空位缺陷形成能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了ZnO在富氧和富锌条件下氧的单空位、双空位和三空位缺陷的形成能.结果表明:在富氧和富锌条件下,随着氧空位浓度的增加,氧空位形成能变大,说明ZnO中不容易产生多空位氧缺陷;随着氧空位浓度的增加,氧空位对应的吸收光谱红移;分散型氧双空位的形成能低于聚集型氧双空位,说明ZnO中不容易产生氧空位聚集,由此可解释ZnO的抗辐照能力;在富锌条件下,聚集型氧双空位的形成能大于分散型氧三空位的形成能,说明在此条件下聚集型氧双空位更难形成.     

CuO包覆ZnO颗粒的光催化性能

在水热法制备的ZnO颗粒上复合CuO进行对甲基橙的光催化实验,研究了ZnO表面氧空位的存在对CuO包覆的ZnO颗粒光催化性能的影响.结果表明:经过真空热处理后ZnO表面的氧空位显著增加,氧空位的存在为CuO在ZnO表面的附着提供了更多的活性位点,对CuO的形核与生长起着积极的作用.数量更多的CuO更加稳定地附着在ZnO表面,形成了稳定的复合结构,提高了电子空穴对的分离效率,减少了载流子的复合.光催化实验结果表明该复合结构较纯ZnO颗粒展现了更为优越的光催化性能.     

Al和氧空位对ZnO:Co稀磁半导体磁性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Al共掺杂和氧空位缺陷对Co掺杂ZnO磁性质的影响,发现Al原子共掺杂引入的自由电子载流子会稳定体系的反铁磁性从而减弱Co原子间的铁磁性交换,而氧空位缺陷束缚的电子载流子对提高体系的铁磁性具有积极的作用.氧空位引入的电子载流子部分转移到Co原子和近邻Zn原子,形成以电子载流子为媒介的Co原子间的耦合作用,稳定体系的铁磁态,增强Co原子间的交换耦合作用.     

Au表面等离激元增强ZnO微米碟紫外发光研究

利用简单气相传输法制备ZnO微米碟,通过在其表面溅射一层Au纳米粒子,构建Au与ZnO的复合结构,详细探讨ZnO微米碟的紫外发光增强性能及Au表面等离激元与ZnO激子的耦合过程和耦合机制.研究结果表明,溅射Au纳米颗粒使室温下生长的ZnO微米碟的紫外发光增强了近10倍;Au与ZnO的复合结构中存在ZnO近带边发光增强和缺陷发光被抑制的2个物理过程;在Au与ZnO的耦合过程中,能量耦合与电子转移共同存在.     

深能级瞬态分析法研究纳米氧化锌的绿光发光机制

目的 研究纳米氧化锌的绿光发光机制.方法 深能级瞬态分析法.在实验设计中.根据衬底和薄膜的性质,利用示波器、纯电阻箱、信号源等简单的实验设备.在理论计算方面,用Matlab语言编程计算得到缺陷能级.结果 实验精度较高;缺陷能级距导带1.62 eV,这个能量差值恰和孙玉明在ZnO缺陷能级计算的博士论文中氧空位缺陷能级相符.结论 绿光发射是电子由导带到氧空位缺陷能级的跃迁所致.     

熔盐法对红粉Y_2O_3:Eu~(3+)表面性能改进的探讨

采用熔盐法制备了Y2O3:Eu3+红色荧光粉,与传统的固相——助熔剂法制备的相应粉体在晶体的形貌和外表特征及对发光性能的影响等方面进行了比较和分析.实验测试了它们的相对亮度(设定测试中亮度最高之样品亮度为100)和色坐标及用SEM观察了晶体的表面形貌及外表特征.研究结果表明:熔盐法能有效改善荧光粉晶体的形貌和外表特征,制备出的荧光粉与助熔剂法相比,表面更光滑,分布更均匀,颗粒趋于近球形生长.     

低温生长纳米ZnO薄膜的结构

采用气体放电活化反应蒸发技术(GDARE),以玻璃为衬底,在较低的温度下沉积纳米ZnO薄膜,用二次蒸镀法克服薄膜生长饱和问题、有效增加膜厚及改善薄膜质量。讨论了GDARE法低温下沉积纳米ZnO薄膜的生长过程及成膜机理。由原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射谱(XRD)分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究结果表明,二次蒸镀法沉积的双层纳米ZnO薄膜具有更好的结晶质量及长期稳定性,薄膜沿C轴高度取向生长,内应力较小,晶粒尺寸均匀,平均粒径约35nm,表面粗糙度降低。     

负载型ZnO纳米晶的合成、表征及光催化特性

先通过射频磁控溅射技术在石英玻璃衬底上得到ZnO种子层,再采用水热合成的方法制备出负载型ZnO纳米晶,并通过X射线衍射(XRD)、室温光致发光谱(PL)及冷场发射扫描电子显微镜(FESEM)对ZnO纳米晶的物相结构、结晶质量及晶粒形貌进行表征.以亚甲基蓝(Methylene Blue, MB)为模型污染物,在紫外光的照射下考察了负载型ZnO纳米晶的光催化特性.实验结果表明负载型ZnO纳米晶粒径基本分布在(10-30) nm 范围内,具有良好的结晶质量且为六方纤锌矿结构.该体系对10 mg/L 的MB溶液,4 h 的降解率可达71%,外加适量的H2O2溶液,其降解率可提高到94%.     

溶液法制备的ZnO微米棒的结构与光学性质

采用溶液法,以醋酸锌为原料,以六亚甲基四胺为催化剂,在93．5℃的水浴锅中加热5h,在硅衬底上生长了规则的ZnO微米棒,利用扫描电子显微镜观察了样品的结构形貌,利用X射线衍射分析了样品的结晶情况,利用荧光分光光度计测量了样品的光致发光谱,并分析了ZnO微米棒的形成机制和发光机理。     

氧化锌纳米线阵列的无模板法制备

报道了一种氧化锌纳米线阵列的无模板电沉积制备方法.这种方法制备的氧化锌纳米线阵列具有（0001）趋向.单根氧化锌纳米线具有很好单晶结构，因而氧化锌阵列具有优异的紫外发光特性.其生长过程可以概括为衬底诱导的趋向氧化锌晶核在平衡状态下的快速生长.     

ZnO陷光结构材料的制备及其太阳能电池性能的研究

采用一步低温水溶液法在未制绒的单晶硅材料表面制备ZnO纳米棒阵列陷光结构材料,通过调控生长温度,对纳米棒阵列参数进行调控.利用扫描电子显微镜对不同条件下制备的ZnO纳米棒阵列材料的形貌进行表征,探究生长温度对阵列参数的影响.采用X射线衍射仪、荧光分光光度计、紫外-可见-近红外光谱仪对ZnO纳米棒阵列的晶体结构及光学特性进行分析.结果表明:低温水溶液法制备的ZnO纳米棒阵列结构具有较好的晶体品质、较高的透过率及较好的陷光效果.与2种材料(未制绒的裸硅片、仅有SiN_x减反射层的硅片)的表面相比,陷光结构硅的表面反射率有较大幅度的降低.将该陷光结构材料应用于未制绒且镀有SiN_x减反射层的单晶硅太阳能电池,与裸硅表面材料的太阳能电池相比,该电池的短路电流密度及转换效率分别提高了30.19%和33.87%.该陷光结构材料具有较好的陷光效果,且易于通过调控生长条件对其陷光效果进行优化.     

Production and characterization of ZnO nanoparticles and porous particles by ultrasonic spray pyrolysis using a zinc nitrate precursor

ZnO nanoparticles and porous particles were produced by an ultrasonic spray pyrolysis method using a zinc nitrate precursor at various temperatures under air atmosphere. The effects of reaction temperature on the size and morphology of ZnO particles were investigated. The samples were characterized by energy dispersive spectroscopy, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and scanning electron microscopy. ZnO particles were obtained in a hexagonal crystal structure and the crystallite shapes changed from spherical to hexagonal by elevating the reaction temperature. The crystallite size grew by increasing the temperature, in spite of reducing the residence time in the heated zone. ZnO nanoparticles were obtained at the lowest reaction temperature and ZnO porous particles, formed by aggregation of ZnO nanoparticles due to effective sintering, were prepared at higher temperatures. The results showed that the properties of ZnO particles can be controlled by changing the reaction temperature in the ultrasonic spray pyrolysis method.     

Synthesis, Characterization and Photoluminescence of Well-Ordered ZnO Micropillars Grown on ZnO Buffer Layers

Using ZnO buffer layers prepared by simply thermal oxidation of ion beam sputtered Zn films, highly oriented and uniformly aligned single-crystalline ZnO micropillars arrays have been synthesized by thermal evaporation of Zn powder with flee catalysts at low temperature of 430℃ The ZnO micropillars show sharp hexagonal umbrella-like tips with thin ZnO nanowire grown on the tips. The umbrella-like tips grow in a layer-by-layer mode along the direction of [001]. The growth mechanism has been discussed. The formation of the micropillars basically depends on the gradually decreasing Zn vapor pressure and subsequently cooling process. The photoluminescence （PL） spectrum indicates a moderately good crystal quality of the ZnO micropillars. Our results may reinforce the understanding of the formation mechanism of different ZnO nano/microstructures. This kind of complex microstructures may find potential applications in multifunctional microdevices, optoelectronic and field emission devices.     

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.     

高品质纳米氧化锌粉体的制备及其表征

讨论了以均匀沉淀法制备纳米ZnO的影响因素，首次提出了在反应体系中加入表面活性剂，控制溶液pH值的相对稳定性的方法。并制备了高品质纳米ZnO粉体，XRD及TEM分析表明：ZnO纳米粒子10nm-30nm,颗粒均匀，分散性好。     

MC尼龙6/纳米ZnO复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热法研究了原位聚合反应制备的MC尼龙6/纳米ZnO复合材料的非等温结晶行为,并利用修正Avrami方程的Jeziomy法、Mo法和Kissinger法对其动力学过程进行了分析.结果表明:由于纳米ZnO起到成核剂的作用,使晶核的生成变快,提高了MC尼龙6的结晶温度和成核速率;同时纳米ZnO粒子和MC尼龙6分子链之间存在相互作用力,阻碍了MC尼龙6分子链在结晶过程中的运动,导致结晶活化能提高,晶体生长速度下降,结晶度降低.