中孔Ag微米盘/ZnO纳米棒阵列异质结的构筑及光催化研究

利用简单的两步合成法制备得到新颖的中孔Ag微米盘（HMDs）/ZnO纳米棒（NRs）异质结,主要包括上晶种和异质外延生长.通过简单的合成参数调控,可以制备不同纳米直径、不同长度、不同形状的ZnO NRs,进而制成不同形貌的Ag/ZnO异质结.结构新颖的Ag/ZnO异质结由一维（1D）半导体和二维（2D）纳米结构元构成,Ag/ZnO异质结具有高比表面积和开放的空间结构,在光电领域具有很重要的应用潜力.在光催化测试中,Ag/ZnO异质结表现出优越的催化活性,主要归因于结构独特的Ag/ZnO异质结的协同效应.     

基于Pd/SiNWs/p-Si结构的高灵敏常温氢气传感器

采用无电镀Pd的方法,在硅纳米线上制备了一层Pd.首次制备出了能够在室温下工作的Pd/SiNWs肖特基氢气传感器.SEM(Scanning Electron Microscopy)(扫描电子显微镜)表征结果表明,硅纳米线表面Pd层是由Pd纳米颗粒组成.Pd/SiNWs肖特基二极管I-V测试结果表明,该传感器可以在室温下进行氢气(H2)浓度的检测,且可检测的浓度范围很大,同时给出了Pd/SiNWs/p-Si肖特基二极管在常温下进行检测H_2的敏感机理.实验表明,这种新型传感器可以在室温下进行H2检测,且具有很大的发展潜力,可以应用于燃料电池等诸多领域.     

ZnO纳米线阵列/p-Si异质结的合成及其整流特性

利用化学汽相沉积,在没有催化剂的p-Si衬底上一步合成ZnO纳米线阵列,构成ZnO阵列/p-Si异质结.电流-电压性能测试显示该结构具有较好的整流特性,漏电流较小,4V时约为0.05 mA.异质结理想因子偏高,1.86(0.5~2.25 V)和5.92(在2.25~2.7V),主要原因可能ZnO纳米线阵列底与Si之间存在较高的缺陷密度.提供了一种简单的合成ZnO阵列/p-Si异质结方法,不需要在Si衬底上预先合成ZnO缓冲层和催化剂,同时结构具有较好整流性能,对ZnO器件的设计合成及应用有一定的参考价值.     

不同衬底材料的ZnO／Si异质结I-V及光电特性

采用脉冲激光沉积(PLD)技术和微电子平面工艺,用不同表面掺杂的Si作为衬底制备了ZnO/Si异质结,并且以p-Si(p-)为衬底制备了ZnO(含Mn0.2%)/Si异质结、包含SiC缓冲层的ZnO/SiC/Si和ZnO(含Mn0.2%)/SiC/Si结构,测试了样品的XRD曲线、I-V特性曲线和P-E(光电响应)特性曲线.结果发现ZnO/n-Si结有很低的反向暗电流,SiC缓冲层能提高反向击穿电压,ZnO/p-Si(p )异质结能有较强的光电响应,ZnO/n-Si(n-)更适合作为大波段区间的光探测器.还发现波长470,480,490nm处类似于声子伴线的光谱结构.     

不同衬底材料的ZnO/Si异质结Ⅰ-Ⅴ及光电特性

采用脉冲激光沉积(PLD)技术和微电子平面工艺,用不同表面掺杂的Si作为衬底制备了ZnO/Si异质结,并且以p-Si(p-)为衬底制备了ZnO(含Mn 0.2%)/Si异质结、包含SiC缓冲层的ZnO/SiC/Si和ZnO(含Mn 0.2%)/SiC/Si结构,测试了样品的XRD曲线、I-V特性曲线和P-E(光电响应)特性曲线.结果发现ZnO/n-Si结有很低的反向暗电流,SiC缓冲层能提高反向击穿电压,ZnO/p-Si(p+)异质结能有较强的光电响应,ZnO/ n-Si(n-)更适合作为大波段区间的光探测器.还发现波长470,480,490 nm处类似于声子伴线的光谱结构.     

ZnO不同微结构/ZnFe_2O_4复合薄膜光生电荷热动力学与光电性质研究

采用不同方法分别制备出ZnO纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米管4种微结构,以ZnFe2O4为无机染料敏化剂在ITO透明导电玻璃上制备成ZnO不同微结构/ZnFe2O4异质结.XRD检测结果表明,所有复合结构中两种组分都达到了良好的结晶状态;而且,各复合薄膜体系都呈现出了异质结复合结构的光吸收特性,但光吸收性质差异不明显.稳态表面光电压谱测试结果表明,各异质结构都呈现出优于单一组分的光伏响应特性;而且,4种异质结构光伏性质呈现出:ZnO纳米管/ZnFe2O4ZnO纳米棒/ZnFe2O4ZnO纳米线/ZnFe2O4ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4的特点.在较弱正外电场诱导下,复合薄膜仍然保持稳态下的光伏响应特性;随着外电场逐步提高,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4光伏性质增加非常明显,在+2V电压诱导下,ZnO纳米颗粒/ZnFe2O4已接近ZnO纳米管/ZnFe2O4的光伏响应强度,并明显高于另外两种异质结构的光伏性质.从光阳极微结构、自由电荷扩散长度、空间电荷区厚度、载流子参数、内建电场和能级匹配几个方面,详细讨论了ZnO/ZnFe2O4异质结中光生电荷分离的影响因素以及光生电荷传输机制.     

基于CDs@SiNWs的光电化学免疫传感器构建及性能研究

采用金属辅助化学蚀刻法制备高定向硅纳米线阵列(silicon nanowire arrays, SiNWs),结合碳点(carbon dots,CDs)改性制备了一种新型无标记光电免疫传感器,用于心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I, cTnI)的检测。N型SiNWs作为光阳极,可获得强的光电信号基底响应。采用旋涂法将CDs负载于SiNWs表面,可以提高SiNWs对可见光的吸收能力,促进光生载流子分离,从而提高SiNWs的光电性能;同时,CDs为抗体连接提供了羧基活性位点。基于CDs@SiNWs的光电免疫传感器对cTnI的检测具有良好的线性范围(0.005～5.000 ng/mL)和较低的检出限(3.79 pg/mL)。所设计的光电化学（photoelectrochemical, PEC）免疫传感器具有良好的灵敏度、稳定性和重复性。该电极可实现无标签检测,为实现cTnI的即时检测提供了新的途径。     

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In_0.1Ga_0.9N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In_0.1Ga_0.9N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。     

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.     

硅衬底对纳米ZnO/p-Si异质结酒精敏感性能的影响

采用射频磁控溅射的方法在不同电阻率的p型硅衬底上沉积氧化锌薄膜,制备了ZnO/p-Si异质结。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析ZnO薄膜的物相结构和表面形貌。研究室温下不同电阻率的硅衬底对ZnO/p-Si异质结电流-电压特性和酒精敏感特性的影响。结果表明:ZnO薄膜结晶情况良好,具有高度的c轴择优取向,表面颗粒分布均匀;ZnO/p-Si异质结酒精敏感性依赖于p-Si衬底,当p-Si衬底的电阻率为10～20Ω.cm时,其气敏性能最强;该异质结在+4.0 V的偏置电压下,对0.024 g/L酒精气体的灵敏度为39.7%。     

一种新型微纳无线湿度传感器的研制

研究了一种新型微纳无线湿度传感器的研制方法,该传感器是通过介电泳技术把znO纳米棒定位在自行设计的微电极中间.ZnO纳米材料具有巨大的比表面积和界面,利用ZnO纳米结构对湿度具有很好的吸附和解吸附性能可以制作一种湿度传感器.通过基本传感特性的测试,证实了该传感器具有良好的重复特性和较高的灵敏度.另外,通过GSM Modem,将该传感器与温度传感器相结合,制成一种家用无线温湿探测系统,能使用户很方便地了解室内的温湿信息.     

湿化学法制备ZnO纳米流体

采用湿化学法成功制备了氧化锌（ZnO）纳米流体。用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对ZnO纳米颗粒的成分、分散性、形貌和粒径进行了分析表征;研究了醇水比（丙二醇（PG）／水）、乙酸锌浓度、反应时间、分散剂等因素对纳米流体分散稳定性和ZnO粒径的影响。结果表明,以乙酸锌（（CH3COO）2Zn·2H2O）为锌源,以氢氧化钠（NaOH）为碱源,V（丙二醇）：V（水）=3：2,乙酸锌浓度为0．1mol·L^-1,反应时间0．5h,聚乙二醇2000（PEG2000）加入1％（m（PEG2000）／m（乙酸锌）=1％）时为最佳工艺条件,产物氧化锌颗粒大小在20～30nm,分散性好,解决了团聚问题,可以稳定较长时间。     

退火气氛对ZnO纳米颗粒的结构及发光特性的影响

在500℃且不同退火气氛(氮气、氧气)条件下,我们通过化学沉淀法成功制备了ZnO纳米颗粒.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、光致发光(PL)和拉曼光谱(Raman)研究退火气氛对ZnO纳米颗粒结构和发光特性的影响.实验结果表明,制得样品为具有六角纤锌矿结构的ZnO.从Raman和PL光谱可以观测到,退火气氛对ZnO纳米颗粒的结晶和发光特性都有很大的影响,氮气气氛下退火得到样品发光特性较好,缺陷较少,文中对其影响机制进行了讨论.     

涂覆PDDA/PSS膜的长周期光栅对湿度的响应性能

用静电自组装的方法在长周期光栅的表面制备了聚二甲基二烯丙基氯化铵/聚苯乙烯磺酸钠（PDDA/PSS）膜,并研究了它们对空气中湿度的响应。实验结果表明,随着空气绝对湿度的增加,长周期光栅传输谱的谐振峰波长逐渐向长波方向移动,在25～45℃范围内,饱和蒸气压与谐振峰波长呈现了很好的线性关系,相关系数为0.9727。涂覆PDDA/PSS膜的长周期光栅能感受空气中水蒸气的含量,有望用于制作湿度传感器。     

ZnO纳米片的制备及光学性质研究

本文利用化学浴沉积法制备了片状氧化锌纳米粒子。在室温下,利用X射线衍射谱,扫描电镜和光致发光谱对氧化锌纳米片进行了表征。结果表明,氧化锌纳米片最强的衍射峰与<001>晶面相对应,显示出与普通氧化锌不同的明显的择优取向;片状氧化锌的尺寸为1000 nm×600 nm×60 nm;结果显示,刚制备的氧化锌的光谱包括一个紫外发光峰和一个蓝绿发光峰。片状氧化锌的生长分两个阶段:第一阶段,大量的乙酸锌前驱体在75℃通过水热分解反应沉积为氧化锌;第二阶段,氧化锌在低温下溶解,也称为老化阶段。     

高选择性H_2S气敏元件及其特性

本文报导了利用超微粒ZnO材料制作的气敏元件,对H_2S气体具有很高的灵敏度和良好的选择特性;在相同的测试条件下,元件对H_2、CH_4、C_2H_2、C_2H_4、CO、煤气、液化汽等无明显的气敏性。在较高的环境温度和湿度下,元件的气敏特性仍较稳定。     

曹春岳：运用介电泳技术将SnO2纳米球体作为敏感元件的相对湿度传感器特性

通过介电泳技术将敏感元件SnO₂球形纳米颗粒定位到间距为20μm的Au叉指电极之间, 制备了一种相对湿度传感器. 从获得的I-V曲线可以看出, Au/SnO₂/SnO₂/Au组合结构具有良好的电导率. 通过自己设计的相对湿度测试系统 测试了其传感特性, 结果显示该湿度传感器具有高的敏感性及可重复性. 证明了运用介电泳方法所制备的湿度传感器在各种不同的湿度条件下, 都具有很好的稳定性, 即使是在非常高的湿度条件下. 并且这种方法可以广泛用于其它种类的纳米球和各种不同器件结构中.     

铜掺杂纳米氧化锌薄膜的制备及光学特性

氧化锌（ZnO）是一种新型稀磁半导体材料,有优良的磁学及光学性质,透明度高,常温发光性能优异.根据半导体掺杂原理,以氧化锌为原料,过渡金属元素铜为掺杂元素,采用化学气相沉积法（CVD）,制备了铜掺杂纳米氧化锌薄膜.利用晶向显微镜观察ZnO：Cu在衬底硅片上的表面形貌和生长情况,利用光致发光谱和分光光度计分析了样品的光发射和光吸收特性,研究了薄膜的伏安特性.发现铜掺杂对氧化锌薄膜的光吸收和光发射以及表面伏安特性都有很大的影响.随铜掺杂含量的增加,光吸收强度明显增大,光发射峰更加丰富.适当掺杂量的情况下,电流明显增大,但掺杂量太大,会引入缺陷和晶界,反而会使漏电流增大.10％-20％掺杂量为比较理想的掺杂量.     

退火温度对镁、铕共掺杂氧化锌纳米材料光学性能的影响

采用化学溶液沉积法制备了镁、铕共掺杂氧化锌纳米材料,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光致发光谱(PL)等测试,选取了5个退火温度,研究了退火温度对镁、铕共掺杂氧化锌纳米材料结构和光学性能的影响.结果表明:所制备的镁、铕共掺杂氧化锌纳米材料均为六角纤锌矿结构,其光学性能与退火温度关系密切,当退火温度为400℃时,发光性能最好.     

纤维模板合成ZnO分级纳米结构

在低温条件下,以纤维（棉纤维、尼龙纤维、铜丝、银丝、头发）为模板,通过简单的化学溶液生长,合成由ZnO纳米棒组成的分级结构,ZnO纳米棒竖直包覆在纤维表面,生长密集,棒的直径约几百纳米,长度为2～3μm．该方法可以以织物纤维（棉纤维、尼龙纤维）、金属细丝（铜丝、银丝）和动物毛发（头发）为模板合成由ZnO纳米棒组成的分级结构,具有一定的普适性．该分级结构比表面积较大,同时可以通过组合构成二维或三维结构,在传感器和太阳能电池等方面具有重要的潜在应用价值．