中空分级结构ZnO的控制合成及发光性能研究

用水热法,以硝酸锌(Zn(NO3)2),氯化锌(Zn Cl2),硫酸锌(Zn SO4)为前驱体,氨水为沉淀剂,在羧甲基纤维素钠(CMC)存在条件下,成功合成了3种不同形貌的中空分级结构Zn O.并用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行了表征.结果表明,3种中空分级结构的Zn O形貌分别为:球形、哑铃形和棒束状.锌盐中的阴离子对形成不同形貌Zn O中空结构起关键作用,提出了可能的形成机理.室温光致发光光谱表明不同形貌的中空分级结构Zn O有着不同的光致发光性能.     

均匀多角锥状纳米ZnO的制备及发光特性研究

采用热蒸发锌（Zn）粉方法制备出大量均匀的纳米ZnO多角锥状结构,用扫描电子显微镜（SEM）、拉曼光谱（Raman Spectra）和光致发光谱（PL）对样品进行形貌、结构和发光特性分析．结果表明：多角锥状纳米ZnO结晶质量好，角的直径约100—200nm，长度约2～3μm，在486nm处有很强的蓝光发射，在394nm，423nm处有较弱的紫外发射，呈现出优异的蓝光特性．针对其强蓝光发射特性并结合实验条件，对其生长机理和发光机制进行初步探讨．     

化学气相沉积法合成梳状纳米ZnO及其发光性能研究

在600~700 ℃,无催化剂条件下热蒸发Zn及Zn与醋酸锌(Zn(Ac)2)的混合物,成功合成了梳状纳米ZnO.通过场发射扫描电镜(FESEM)及高分辨透射电镜(HRTEM)对各类反应条件下所制备的ZnO纳米形貌进行了观察,结果表明,ZnO纳米结构具有规整的梳状,且为单晶结构,同时对梳状纳米结构体系的生长机理进行了探讨.室温光致发光谱显示,梳状ZnO的紫外发射峰位为397 nm,有明显的红移,同时半高宽(FWHM)变大,而绿光发射峰位在453~493 nm之间分裂为4个次级峰,有明显的蓝移.     

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．     

基片温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用对靶直流反应磁控溅射方法,在不同温度的Si (100)基片上制备了一系列的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪和荧光分光分度计对ZnO薄膜的结构和发光性能进行了研究.结果表明:所有的ZnO薄膜都具有六角纤锌矿结构,且都表现出了(002)织构.随基片温度增加,ZnO薄膜结晶质量提高,其颗粒尺寸单调增加,并且薄膜应力状态发生改变,由压应力转变为拉应力.同时光致发光谱实验结果表明:室温沉积的ZnO薄膜出现了365 nm和389 nm的紫外双峰,并且出现了弱的蓝光发射带.随着基片温度升高到350℃,365 nm附近的紫外峰红移到373 nm,并且强度增强,而389 nm处的紫外峰强度明显减弱.当基片温度增加到500℃时,373 nm的发光峰强度减弱并蓝移到366 nm处,蓝光带强度减弱并红移到430 nm～475 nm处,并且出现了396 nm的近紫峰.     

不同衬底生长ZnO薄膜的结构与发光特性研究

采用射频磁控溅射方法分别在蓝宝石(Al2O3)(0001)和硅(100)衬底上制备ZnO薄膜．通过X-光衍射测量与分析表明两者都沿C轴方向生长，在Al2O3衬底上的ZnO薄膜结晶质量优于在Si衬底上的薄膜样品．然而，由原子力显微镜观测发现在Al2O3衬底上的薄膜晶粒呈不规则形状，且有孔洞，致密性较差；而在Si衬底上的ZnO薄膜表面呈较规则的三维晶柱，致密性好．光致发光测量表明，不同衬底上生长的ZnO薄膜表现出明显不同的发光行为．     

球形花状ZnO微-纳分级结构的制备及其光电化学性能

文章采用一种热蒸发的方法在镀有Zn膜的掺F的SnO2(FTO)导电玻璃上制备出球形花状ZnO微-纳米分级结构,利用SEM、XRD、PL等手段对球形微-纳米结构的形貌、成分和发光性能进行了分析。分析结果表明,球形花状六方纤锌矿ZnO微-纳米分级结构具有表面多孔特征,有利于染料的吸收。球形花状ZnO微-纳米结构存在近带边发射的近紫外发光(402nm)和来自于深能级缺陷的可见发光(460nm和500nm)。将所制备的样品作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),该电池的转换效率η=0.67%,比以纳米棒、树枝状纳米结构、纳米梳作为光阳极材料的DSSC的转换效率要高,但是整体转换效率不高,这是由于晶体内部较多缺陷引起的。     

两步法制备性能优良的ZnO纳米线

利用热蒸发和溶液浸泡两步法制备了性能优良的ZnO纳米线,研究了这些ZnO纳米线的光致发光和场发射特性.与直接采用热蒸发方法生长的ZnO纳米线相比,由该方法得到的ZnO纳米线表现出了更好的紫外发光特性,同时发生5 nm的蓝移,场发射测试表明其开启电场和阈值电场分别达到2.3 V/μm和6.8 V/μm.该方法适用于制备光致发光和场发射性能优良的ZnO纳米线.     

溅射气压对ZnO薄膜生长、发光性能和结构的影响

沉积缺陷少、晶粒高度c轴择优生长的ZnO薄膜是制备短波发光器件和压电谐振传感器的关键问题之一.以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备纳米ZnO薄膜,实现了室温下强的紫外受激发射和弱的深能级发射.通过对薄膜表面形貌的观测, 以及对X射线衍射(XRD)谱和室温光致发光(PL)谱的分析,研究了不同溅射气压对ZnO薄膜生长、结构和发光性能的影响.结果显示溅射气压在1.9 Pa-3.5 Pa之间,晶粒直径先增大后减小,在2.6 Pa时晶粒生长到最大;在3.2 Pa时薄膜单一取向性最优,以此推断最佳的溅射气压在2.6 Pa-3.2 Pa之间.实验在玻璃衬底上制备出了XRD衍射峰半高宽仅为0.12°的、高度c轴择优生长的ZnO薄膜.     

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。     

片状ZnO纳米材料的制备及光学性能

ZnO是一种重要的金属氧化物无机半导体材料,其禁带宽度为3.37eV.以硫酸锌和硫氰酸钠为原料,以NaOH为沉淀剂,在超声波作用下采用液相直接沉淀法制备出了片状ZnO纳米粉体,反应在常温下进行.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、光致发光(PL)、光催化测试对产物的形貌、微结构和光学性能进行了表征.研究表明,制得的ZnO纳米片粉体材料具有缺陷态光致发光特性,并且有非常好的光催化活性.该制备方法简单、易于实现规模化生产.     

ZnO纳米片薄膜的合成、表征及其光学性质

采用水热法在修饰有ZnO种子层的石英玻璃衬底上制备出ZnO纳米片薄膜。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电镜和荧光光谱仪对样品的形貌、结构和光致发光性质进行表征和分析,探讨了其形成机理。结果表明,制备的ZnO纳米片为六方纤锌矿型单晶结构,具有沿<101ˉ0>方向的择优取向,其室温下的光致发光谱由尖锐的紫外发光峰(380 nm处)和较宽的可见发光带组成,其中可见光发射可以拟合为中心分别位于550、620和760 nm处的3个发光峰。     

Co掺杂ZnO纳米粉体的结构和光学性能

采用溶胶凝胶法制备了掺杂Co2+的ZnO纳米粉体,并利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱和光致发光光谱等对其结构和光学性质进行了表征.结果表明:Co以二价离子Co2+的形式掺杂进入ZnO晶格,且所得Co掺杂ZnO纳米粉体仍为六角纤锌矿型结构;纳米粉体的光学带隙随掺杂量的增加逐渐变窄,并且在紫外吸收谱上出现了3个明显的特征吸收峰;由室温光致发光光谱可知,随着Co2+掺杂浓度的增加,ZnO的荧光强度逐渐变弱.     

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.     

硫化镉空心半球的混合溶剂热合成、表征及其光学性能

在草酸的辅助下,利用混合溶剂热法首次合成了CdS空心半球,并用XRD、SEM和TEM对产物进行了表征.实验结果表明:反应时间、反应温度对产物的形貌起到一定的调控作用.另外,初步分析了CdS空心半球的形成机理,讨论了其光学性能.     

水平荷载作用下空腹巨型框架受力性能研究

根据截面惯性矩相等的原则,推导了空腹巨型框架等效截面高度系数以及材料用量比。以12层巨型框架为例．对比计算了实腹结构与空腹结构的自振周期、振型及位移、内力,并探讨了刚域与次框架对结构受力性能的影响。结果表明．空腹巨型框架结构自振周期较小,抗侧移刚度提高,侧移较小,且抗侧移刚度、侧移与内力突变较小,有利于增加使用空间,节省材料：刚域使得结构自振周期减小,侧移减小,次框架的存在大幅度地减少了结构侧移。     

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.     

磁控溅射ZnO薄膜的三阶非线性光学特性

采用磁控溅射技术在SiO_2衬底上制备ZnO薄膜,并通过X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪对薄膜的晶体结构、表面形貌、带隙宽度和光致发光性质进行测试表征,结合飞秒激光(波长为800nm,脉宽50fs)和Z扫描方法测量该薄膜的三阶非线性光学特性.结果表明,其三阶非线性折射率和非线性吸收系数均为正值,分别为3.50×10-18 m2/W和2.88×10-11 m/W.     

溅射功率对掺铝氧化锌薄膜光电学性质的影响

利用射频磁控溅射在BK-7玻璃基片上沉积掺铝氧化锌薄膜,研究溅射功率对薄膜光电性能的影响.当溅射功率从250 W增加到400 W时,X射线衍射的结果发现,250 W制备的薄膜只有(002)衍射峰,而300 W以上的样品则出现了新的(101)衍射峰;而且随着溅射功率的增加,(002)峰的强度减弱,(101)峰的强度增强.薄膜的厚度随溅射功率的增加而变厚,电阻率随溅射功率的增加而减小,从200 W功率时的24.6×1-0 4Ωcm减小到400W时的7.2×1-0 4Ωcm.样品在可见光区域的平均光学透射率都大于85%,其光学带隙随载流子浓度的减小而减小.