纳米ZnO的制备及退火温度对结晶的影响

通过液相法中直接沉淀法制备了纳米ZnO粉末,对制备的样品形状和尺寸进行了表征,重点分析了退火温度等实验制备参数对纳米ZnO的结晶情况的影响.表明退火温度对制备纳米ZnO粉末非常重要,当退火温度为550°C时可以制备高纯度、结晶情况良好的纳米ZnO粉末.     

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。     

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的制备与表征

以ZnAc2.2H2O、(NH4)2CO3为原料,采用沉淀法制备了纳米ZnO.以TG-DTA、IR、XRD、TEM和BET等测试方法研究了纳米ZnO粉体的结构和形貌特性.结果表明,前驱物[Zn5(OH)6(CO3)2]经300℃焙烧2 h,得到的纳米ZnO为六方晶系,粒子为球形,最小晶粒约为5 nm,最大约为28 nm,大部分集中在16~20 nm之间,平均晶粒为19.4 nm,90%的纳米晶粒≤24 nm,粒度分布均匀,分散性良好.探讨了反应物浓度、物料配比和焙烧温度等对样品的影响.     

ZnO纳米杆的生长和发光特性研究

用简单的真空热蒸发纯Zn粉工艺,在顺逆气流不同的情况下,直接在硅片上生长出比较定向的单晶ZnO纳米杆阵列.用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)、高分辨透射电镜(HRTEM)和室温光致发光谱(PL),研究了ZnO样品的结构、形貌和光学性质.结果表明:ZnO纳米杆为具有六方纤锌矿的单晶结构,纳米杆沿着[0001]的方向生长,顺气流时顶部为完整六边形,逆气流时顶部为六棱锥.这种顶部形貌的不同,是由于顺逆气流对应不同的锌蒸汽压而引起的.光致发光谱表明制备的ZnO纳米杆具有较好的绿光光学性能.     

SDS对ZnO多孔纳米块体孔道结构的影响

以ZnO纳米颗粒为原料,十二烷基硫酸钠（SDS）水溶液作造孔剂,利用我们独有的液态溶剂热压方法制备了ZnO多孔纳米块体. 实验结果表明,通过调控SDS溶液的浓度,可以调节ZnO多孔纳米块体的结构参数. 当SDS的浓度达到4.34×10^-1mol/L时,ZnO多孔纳米块体的孔道空间分布均匀性最好,孔径分布也最窄. 另外,红外分析结果表明,在液态溶剂热压制备ZnO多孔纳米块体过程中,SDS在ZnO多孔纳米块体的孔道中有微量残留.     

热处理温度对ZnO薄膜结构特性的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃基底上制备出具有c轴择优取向的ZnO透明导电薄膜,利用X射线衍射仪、隧道扫描显微镜、紫外-可见分光光度计、霍尔效应仪等仪器分析退火温度对ZnO薄膜的表面形貌、光电性能的影响.结果表明,随着退火温度的升高,薄膜的结晶质量提高,晶粒尺寸变大,薄膜的致密性提高,薄膜在可见光范围的平均透射率达到80%以上,并且电学性能有所提高.     

退火温度对Li掺杂ZnO薄膜光电特性的影响

采用溶胶凝胶法旋涂制备了摩尔分数为3%的Li掺杂ZnO薄膜,在450~650℃下退火后测试其微结构、表面形貌和光电特性.结果表明薄膜为六方纤锌矿多晶结构且n型导电,退火温度的升高改善了结晶度、表面形貌、透过率和导电性.退火温度超过550℃后电阻率增大,样品由肖特基导电转变为欧姆导电;伏安特性模拟结果表明,替位Li逐渐增多、薄膜功函数增大,有利于制备p型薄膜.退火温度达600℃后,由于薄膜再蒸发等使光电特性变差.550℃是最佳退火温度,适于制备高质量的透明导电薄膜,此时薄膜透过率达95%,薄膜电阻率为2.49×103Ω.cm.     

不同退火温度对ZnO:In薄膜的结构及光电特性影响

在室温条件下采用射频磁控溅射法在石英衬底上制备了高质量的ZnO:In薄膜。并且研究了不同退火温度对ZnO:In薄膜的结构、光电性能的影响,结果显示薄膜的晶粒大小随着退火温度的升高而增大,同时薄膜的载流子浓度随着退火温度的升高而降低,薄膜光学带隙也随着退火温度的升高而减小,第一性原理计算结果表明间隙锌原子在ZnO:In薄膜中的迁移势垒为0.90eV。间隙锌原子的受热溢出是薄膜光学带隙减小和载流子浓度降低的主要原因。     

纳米ZnO阵列的制备及荧光特性

使用结构简单的恒温管式炉设备,以ZnO及无定形碳粉末为原料,高纯Ar气为载气,在单晶硅和Al2O3基底上,用化学气相沉积技术,在600～1100℃范围内翻备了择优取向的纳米ZnO晶体阵列．用扫描电子显微镜（SEM）和荧光光谱（PL）等方法对ZnO薄膜阵列的结构和性能进行了表征,讨论了生长条件对纳米ZnO晶体阵列性能的影响．     

La掺杂ZnO的电子结构和光学性质的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,构建了Zn1-xLaxO（x = 0,0.0625,0.125）三种超胞模型。结构优化后,对La掺杂前后体系的态密度、布居值和光学性质进行计算分析。结果表明,随着La掺杂量的增加,掺杂体系的体积增加,形成能减少,共价性降低,体系稳定性增强。与未掺杂ZnO相比,La掺杂后引起可见光区的吸收边发生蓝移。体系的介电函数虚部和光吸收系数在低能区出现新的峰值。在高能区的吸收峰出现红移且峰值强度减弱。能量损失峰向低能方向移动,掺杂体系的能量损失明显减少。     

ZnO纳米棒的结构及其光学性质研究

应用水热方法,合成了直径约30nm的ZnO纳米棒并通过X射线衍射、透射电子显微镜和拉曼光谱对其结构进行表征.还研究了他们的光学性质,如:室温下的光致发光谱以及温度依赖的光致发光光谱.研究结果显示,反应溶液的pH值修饰了ZnO纳米棒的长径比.观测到了ZnO纳米棒中源自激子的紫外发光(3.2eV)和来自于深能级缺陷的可见发光(2.0eV).根据变温发射光谱,通过对实验数据的拟合获得了一些重要的参数,如:激子的爱因斯坦温度及深能级的热激活能等.     

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.     

双金属核-壳纳米颗粒体系的非线性光学性质增强效应

研究了金/银和银/金核壳结构球形纳米颗粒复合体系的非线性光学性质.结果表明,可以通过改变颗粒的核壳结构组分、结构参数以及复合颗粒的体积分数等手段来获得有效三阶非线性极化率的增强.     

厚度对溶胶-凝胶法生长的ZnO薄膜光学性质的影响

利用sol-gel旋涂法在普通盖玻片上生长了ZnO薄膜,用光学透射谱、光致发光谱和原子力显微术研究了ZnO薄膜的光学性质和表面形貌.结果发现,在一定薄膜厚度范围内,紫外发光带和光学吸收边均随着薄膜厚度的减小而单调蓝移,且紫外发光强度递增,峰宽变大.综合光致发光谱、光学透射谱和薄膜表面形貌,对薄膜中晶粒尺寸、应力、缺陷等对光学性质的影响进行了讨论.     

固相反应法合成纳米氧化锌及其光学性能研究

采用ZnSO4.7H2O和N a2CO3为原料,通过固相反应简便合成了氧化锌纳米晶,X-射线衍射(XRD)图谱证明产物为纤锌矿型晶体结构,粒度在16~25 nm范围之间.紫外吸收光谱(UV)表明产物在波长360 nm处显示很好的激子吸收,与体材料的激子吸收峰(373 nm)相比产生了蓝移,具有明显的量子尺寸效应.光致发光光谱(PL)检测结果发现,产物的紫外发光峰位随着粒径的减小向短波方向移动(蓝移),也表现出强烈的尺寸效应.     

ZnSe纳米颗粒的制备及光学性能研究

以硝酸锌和硒粉为源物质,以乙二醇和氢氧化钠的水溶液为反应介质,采用水热法制备了ZnSe纳米颗粒,利用差热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)对产物进行热稳定性、结构、形貌和光学性能表征.差热结果表明ZnSe在常温下具有一定稳定性,直到450℃以上时在空气中可转化为ZnO纳米材料.XRD和SEM研究结果表明,纳米颗粒具有闪锌矿结构并且随着反应时间的增加颗粒尺寸有所增大.PL测试显示近带边发射峰较强,这说明产物的结晶状况良好,并且具有较好的光致发光性能.     

热处理对直流磁控溅射ITO薄膜光电学性质的影响

利用直流磁控溅射在石英衬底上沉积透明导电的掺锡氧化铟（ITO）薄膜，在相同条件下制备了两种不同溅射时间（30、10min）的样品，样品在400℃的大气中进行1h退火处理．利用分光光度计测量薄膜的正入射透射光谱，并拟合透射光谱得到薄膜的折射率、消光系数及厚度；用Van der Pauw方法测量薄膜电学性质，包括载流子浓度、载流子迁移率和电阻率．实验结果显示退火处理对ITO薄膜的光学、电学性质有重要影响，退火样品在可见光区域的透过率明显提高，且光学吸收边向长波方向移动；然而，退火前薄膜的电学性能更好．