ZnO纳米棒阵列的两步法制备及其在DSCs中的应用

采用溶胶凝胶法一水热法两步工艺法制备了ZnO纳米棒阵列,研究了溶胶凝胶法制备种晶层的形貌、晶体结构、透光性能和对水热法制备ZnO阵列的遗传性,以及基于ZnO阵列光阳极DSCs的光电性能。实验结果表明：种晶层沿（002）方向择优生长,颗粒大小在50～100nm之间,其透光率随厚度的增加呈下降趋势;基于种晶层生长的ZnO阵列很好的保持了种晶的尺寸大小和结晶取向,沿（002）方向垂直生长。由此阵列作为光阳极构成的DSCs的短路电流（JSC）和填充因子（FF）较低,分别为4．70mAYcm2和0．39,从而使得转换效率（η）只有1．18％,主要原因可能是ZnO与染料的结合太弱以及对染料的吸附量太低。     

水热法制备ZnO纳米棒阵列及其表征

采用两步低温水热法在Si片衬底上制备形貌规整的ZnO纳米棒阵列,纳米棒长度约为5μm.利用扫描电镜(SEM)、PL光谱测试对ZnO纳米棒的微观表面形貌和光学特性进行表征分析.探究制备过程中两次水热的生长液浓度对ZnO纳米棒形貌的影响,通过表征对比获得最优的生长液浓度范围.实验首先利用提拉退火等工序在衬底上获得ZnO的晶种层,再经过两次水热反应制备出分布均匀、有序生长、取向一致的较为理想的纳米棒阵列.     

两步水浴法制备ZnO纳米棒阵列的研究

通过预加热处理完成了氧化锌（ZnO）种子层的制备,在种子层退火之后利用水浴法生长制备了排列有序的ZnO纳米棒阵列.采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光致发光光谱（PL）分析了ZnO纳米棒阵列的表面形貌、结构和光学性质,考察了预处理温度和水洗时间对产物性能的影响.结果表明：预处理温度较低时无法形成ZnO种子层;制备的ZnO纳米棒阵列是纤锌矿结构;随着水浴时间的延长,ZnO纳米棒的长度逐渐增加.     

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.     

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.     

ZnO纳米线的控制生长及在染料敏化太阳能电池中的应用

利用旋涂法在FTO导电玻璃板上制备一层ZnO籽晶,再经水热生长,得到杂乱的和规整的ZnO纳米线;重复该过程,制备得到带分枝结构的ZnO纳米线。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计和光电转换测试系统等手段,研究了水热生长条件对ZnO形态和晶体结构的影响,以及它们对染料吸附率和光电转换效率的影响。结果表明:在生长液中添加聚乙烯亚胺有利于ZnO籽晶择优取向单向生长;原位生长形成的ZnO纳米线均为纤锌矿结构,结晶性良好;影响带分支结构ZnO纳米线制备的关键因素为悬挂籽晶次数和晶化热处理升温速率。解吸附和光电性能测试结果表明,相对于初始的ZnO纳米线,带分枝结构的ZnO纳米线具有更高的染料吸附率和太阳能转换效率。     

Ag棒上ZnO纳米棒阵列的光电催化活性

采用简单的化学溶液生长法,在Ag棒表面包覆生长一层ZnO纳米棒阵列.利用该结构光电催化降解罗丹明B,其效率远高于电降解和自降解,约为光催化降解的2倍,表明外加电压能有效提高催化剂的光催化效率.研究了不同工作电极间距对催化效率的影响,结果表明,最佳电极间距约为1.0 cm.     

铝锑共掺氧化锌纳米线阵列LED发光性能研究

氧化锌(ZnO)纳米线因具有良好的结晶质量和独特的半导体性质,在光电子器件领域有重要应用前景.利用双元素共掺来提高掺杂元素在ZnO内的固溶度,是获得p型导电ZnO材料的有效方法.本文中利用化学气相沉积法制备Al和Sb共掺的p型ZnO纳米线阵列,通过XRD、SEM、EDS和XPS等手段分析共掺ZnO纳米线的形貌、成分和晶体质量,发现共掺ZnO具有良好的(001)晶向外延取向生长特性,且通过调整升温速率可以调控掺杂ZnO纳米线的晶体质量.基于n-GaN衬底外延生长的共掺ZnO纳米线阵列,构建异质结型LED器件.Ⅰ-Ⅴ曲线结果表明,在±4 V电压下,器件整流比高达13.7,纳米线异质结开启电压为3 V,器件表现出良好的pn结电学特性.电致发光(EL)光谱结果显示,共掺ZnO纳米线LED器件发光峰中心波长约为650 nm,表现为橙红光发射.     

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.     

Co掺杂对ZnO纳米棒阵列的结构和性质的影响

通过70℃水热反应制备高密度排列的Zn1-xCoxO(x=0.05,0.10和0.15,统记为ZnCoO)纳米棒阵列,用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光致发光光谱(PL)进行表征.结果表明:Co2+替代Zn2+掺入了ZnO的晶格中,纳米棒沿[0001]方向垂直生长在含ZnO种子层的玻璃上,纳米棒平均直径约为150nm,长4.5μm.ZnO种子层和Co掺杂在ZnCoO纳米棒成核和择优生长中起着重要作用.PL光谱是由宽紫外光带(UV)和可见光(VL)构成.ZnCoO纳米棒阵列UV峰位与纯ZnO的相比发生了蓝移.随着Co含量的增加,UV峰明显宽化并发生红移.文中对紫外峰的宽化和红移起因以及ZnCoO阵列的形成机制进行了讨论.     

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%.     

衬底对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜晶体结构和发光特性的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋涂法在Si(100)和熔石英衬底上制备ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)等手段分析得到ZnO薄膜的晶体结构和发光特性.结果表明,在Si(100)衬底上制备的ZnO薄膜呈现沿各个晶面自由生长的特性,而熔石英衬底上制备的样品呈现沿c轴择优取向生长的特性.     

Photore sponse and H2 gas sensing properti es of highly oriented Al and Al/Sb doped ZnO thin films

ZnO:Al and ZnO:Al/Sb thin films have been prepared and investigated.The thin films were deposited on Si substrates by the sol-gel method.The structural,optical and electrical properties of ZnO films have been investigated by spectrophotometry,ellipsometry,X-ray diffraction and current-voltage characterizations.It is found that the films exhibit wurtzite structure with a highly c-axis orientation perpendicular to the surface of the substrate,a high reflectivity in the infrared region and a response to illumination.Furthermore,it has been found that Si/（ZnO:Al/Sb）/Al photodiode is promising in photoconduction device while Si/（ZnO:Al）/Al can be used as gas sensor responding to the low H₂concentrations.     

低品位氧化锌矿湿法浸取制备纳米氧化锌

以低品位氧化锌矿为原料,通过酸浸、净化除杂得到纯净的硫酸锌溶液.以碳酸氢铵为沉淀剂,采用直接沉淀法制备纳米氧化锌粉体.考察了碳酸氢铵和硫酸锌的物质的量之比、反应温度、反应时间、前驱体碱式碳酸锌的热分解温度及时间对纳米氧化锌粒径大小及锌沉淀率或产品纯度的影响.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对产品的粒径及晶型结构进行检测.结果表明,所得产品为六方晶系氧化锌,形貌为球状,平均粒径为40 nm,ZnO质量分数达到97.5%.所设计工艺可得到技术指标达到GB/T 19589-2004 国家标准中纳米氧化锌粉体要求,且操作简便易行,易于工业化生产.     

ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构的低温控制合成及其光电性能

通过选择性腐蚀ZnO纳米棒,在p型Si衬底上低温合成了ZnO纳米管阵列,构成ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构(n-ZnONT/p-Si).ZnO纳米管阵列光致发光谱显示,在378 nm处出现了很强的紫外发射峰,而在500 nm左右有一个较宽的绿色发光峰,表明ZnO纳米管具有较好的结晶性.电流-电压曲线显示,n-ZnONT/p-Si异质结构在光暗两种条件下都表现出了较好的整流特性.在紫外光照射下,反向偏压区电流出现了较大的变化,反映出n-ZnONT/p-Si异质结构有较强的紫外光响应,有望成为潜在的紫外光探测器件.