基于掺Li^＋同质种子膜诱导生长的ZnO纳米棒阵列的光学性质

采用溶胶涂膜法在衬底上形成一层Li+掺杂的ZnO纳米颗粒膜,并以此纳米颗粒为种子在液相中诱导生长ZnO纳米棒.通过XRD、SEM、光吸收和PL谱等手段研究和分析了在Li+掺杂种子膜的条件下ZnO纳米棒的生长行为及光学性质,结果表明:在ZnO种子膜中掺杂适当量的Li+,可以改善所生长的ZnO纳米棒的结晶质量和取向性,并显著增强其紫外发光性能.     

高分子络合法自组装ZnO纳米结构和形貌调控

研究采用高分子络合法工艺制备ZnO纳米结构材料时晶体尺寸、形貌和质量的控制影响因素和机理.发现ZnO纳米结构的自组装生长由其极性生长特征和高分子网络骨架限域所决定.采用不同络合材料可调控ZnO纳米结构的形貌,如以聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等高分子材料作为络合剂时,分别可以得到均匀直径的ZnO纳米棒、纳米线,而作为对比,当以氨水、柠檬酸钠和六亚甲基四胺等小分子材料作为络合剂时,则分别得到ZnO纳米花、纳米片和棒槌状纳米棒;控制适度弱碱性的络合溶液pH值有利于ZnO纳米结构沿［0001］取向生长,在弱碱性溶液中易得到长柱状ZnO纳米线,而在强碱性溶液中易形成短的ZnO纳米棒以至颗粒.     

水溶液的化学方法生长ZnO纳米棒的研究

用直接共沉淀法从水溶液中直接合成了ZnO纳米棒,用X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了ZnO纳米棒的结构、形态.研究了金属离子和稳定剂浓度及相对比例、生长衬底和生长时间对纳米棒形态和尺寸的影响.用直接共沉淀法从水溶液中在玻璃衬底上生长的纳米ZnO基本都为棒状结构,在Si衬底上生长的纳米ZnO出现了棒状、十字架状和树枝状等多种形状,而在石英衬底上生长的纳米ZnO,出现对称性非常好的球形的ZnO.改变稳定剂HMT与醋酸锌的比例,发现ZnO的平均尺径主要和醋酸锌的浓度有关,随着醋酸锌浓度的降低,纳米棒的尺寸减小,相应的纳米棒的密度随之降低.在生长过程中,开始生长1～2分钟,衬底上只有一层形貌不明显的泥状ZnO,生长延长到10分钟后,出现垂直衬底生长的ZnO纳米棒,同时周围存在一层泥状物,1小时后的纳米棒与生长10分钟的没有发生改变,只是泥状物消失.     

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.     

溅射沉积纳米ZnO膜的表征及其性能

利用RF磁控溅射法在PET非织造布表面沉积氧化锌（ZnO）薄膜,并利用原子力显微镜（AFM）和能量弥散X-射线法（EDX）对ZnO薄膜的表面形貌和结构进行表征和分析.结果表明,沉积的ZnO颗粒具备纳米级尺度,且颗粒分布均匀、膜层致密,薄膜颗粒中只含有Zn和O两种元素;随着沉积时间的延长,ZnO呈多层生长模式.测试表明,经ZnO镀层处理的PET非织造布具有较强的紫外线屏蔽效果和优良的抗静电效果.     

Si衬底上生长ZnO薄膜成熟化的研究

用电子束反应蒸发(REBE)方法在Si和白宝石衬底上低温生长了ZnO晶体薄膜.测量结果表明ZnO晶粒具有类柱状的生长特性,并且首次发现Si基ZnO外延层生长的Ostwald"成熟化"(ripening)过程.研究结果还表明这种"成熟化"出现和衬底结构有关,而且"成熟化"并不影响薄膜的生长取向;光荧光激发光谱(PLE)测量显示,在330～350 nm区域有一个较宽的荧光激发峰,该宽峰跟掩埋在外延层内部的2种尺寸的ZnO量子点有关.     

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.     

基于微液滴的ZnO纳米结构制备及荧光检测性能研究

基于液滴微反应器,通过水热法合成ZnO纳米结构.该芯片集成了多种功能单元,包括用于液滴生成的T形通道,液滴汇合的Y形通道,以及快速混合和观察纳米结构形成的S形通道.通过调节水相和油相的流量改变液滴的尺寸,研究微液滴中制备的纳米结构的形貌和尺寸,并利用硫氰酸荧光素标记的羊抗牛IgG研究其荧光检测性能.该工作表明,通过流体动力学耦合形成的微液滴可制备ZnO纳米结构,其颗粒形貌和尺寸随着液滴尺寸的变化而改变.加热温度为75℃,油相、氨水、锌盐溶液流量分别为600、30、90μL/h时制备的ZnO纳米结构具有最优的荧光检测性能.     

SiO2/PVDF离子交换膜的微观形貌表征

为了提高PVDF离子膜的水处理性能和抗污染能力,聚偏氟乙烯与纳米二氧化硅颗粒共混制备了SiO2/PVDF离子交换膜.采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜以及原子力显微镜对膜表面、断面及孔结构形态进行了分析.结果表明,无机纳米颗粒的加入使膜表面粗糙度增加,膜的致密性也增加了;大部分纳米颗粒能够以纳米尺寸均匀分布在膜中.     

ZnO纳米结构的控制生长及其光电化学性能研究

本文采用简单的低温油浴反应法制备了六方柱状短棒、六方柱状长棒和片层状自组装ZnO花状纳米结构.通过对反应温度、表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量等实验条件的控制,合成了形态可控的ZnO花状纳米结构.用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜对ZnO纳米结构的成分、尺寸和形态进行了表征分析.实验研究表明,表面活性剂PVP的用量和反应温度对ZnO纳米结构的形态产生显著影响,探讨了PVP的作用及ZnO纳米结构的生长机制.光电化学性能研究表明,ZnO纳米结构的形态对其光电化学性能具有显著影响.基于实验和分析,我们对不同形态ZnO花状纳米结构的光电化学性能作了合理的解释.本文所制备的ZnO纳米结构在光解水制氢及环境污染水净化处理等清洁能源和环境治理领域具有潜在的应用前景.     

蛋膜结构氧化锌微纤维的合成与表征

以鸡蛋壳内膜为模板,通过简单环保的液相浸渍技术结合热处理工艺制备具有蛋膜分级结构特征的氧化锌微纤维材料.在整个过程中,蛋膜直接参与了化学反应并发挥了物理化学诱导作用,所得到的产物是由氧化锌纳米晶粒组装起来的具有三维交织结构的微纤维网络,以此实现对蛋膜形态结构的精确复制.     

ZnO纳米线膜的可控生长及其量子限域效应研究

针对ZnO半导体低维纳电子/光电子器件中纳米线膜的可控性差及其所导致的特性不稳定问题,利用ZnO纳米籽晶层作为引导层,以实现ZnO纳米线膜的垂直取向生长和尺度分布可控制备,并研究低维量子限域效应对ZnO纳米线膜光电特性的影响机制,利用湿化学法在氧化铟锡导电玻璃上制备ZnO籽晶层,随后利用低温水热法进行ZnO纳米线膜的引导生长,样品的显微结构和物相分析表明,通过调节籽晶热处理温度和生长液浓度能够实现ZnO纳米线直径在10～100nm内可调,籽晶热处理温度对纳米线尺度分布影响尤其显著.室温光致发光(PL)谱测试及分析表明,直径小于20nm的ZnO纳米线薄膜样品的PL谱的近紫外带边发射峰相比于更大直径的纳米线样品发生了明显的蓝移,而且半高宽显著减小.利用量子限域效应理论对PL谱带边发射峰随纳米线的尺度分布发生变化的规律进行了合理分析.     

用PLD法在MgO(100)衬底上生长ZnO薄膜的结构和光学特性

用脉冲激光沉积法在MgO(100)衬底上沉积了ZnO薄膜.衬底温度分别为400℃、550℃和700℃.利用X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)对薄膜的结构和光学性能进行研究.X射线衍射的结果表明,在400℃和550℃下生长的ZnO薄膜具有高度c-轴择优取向,但是当衬底温度升高到700℃时,薄膜由单一的择优取向变为有两个较强的择优取向.通过光致发光谱可以发现,在550℃下生长的ZnO薄膜具有强的紫外发射和窄的FWHM,并且紫外发光峰的强度与ZnO薄膜的结晶质量密切相关.     

磁控溅射制备ZnO:Ag薄膜及其室温光致发光特性

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备出含Ag量不同的Ag掺杂ZnO:Ag薄膜,利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪及荧光分光光度汁研究了不同Ag掺杂量对ZnO薄膜结构及荧光发射谱的影响.在室温下测量了样品的光致发光谱,所有样品都出现了446nm左右的蓝色发光峰,在掺杂以后的样品中观察到波长位于368 nm左右的较强紫外发射.结合x射线衍射仪、光电子能谱仪等的测量结果,分析认为,样品紫外光发射的显著增强源于Ag掺杂以后在晶粒间界形成的大量激子,而蓝光的发射来源于Zn空位.     

ZnCoO和ZnO纳米棒阵列的结构及发光特性

高浓度排列的ZnCoO、ZnO纳米棒在70℃下水热反应垂直生长在含ZnO薄膜涂层的玻璃上,这些阵列的形貌、结构和发光机理分别用场射扫描电子显微镜、X-ray衍射、光致发光来研究,显示出纳米棒直径为150 nm,沿着[0001]方向生长,氨水浓度和ZnO缓冲层在ZnCoO纳米棒成核和生长中起着重要的作用.用波长为325 nm的激光激发样品,测量了光致发光谱,光致发光表明PL光谱是由宽紫外光和可见光构成,并进一步观察发光谱随激发光功率密度的变化关系,对谱线强度、峰值波长进行了测量,同时对发光谱产生的机理、强度饱和值存在的原由、强度随激发光功率密度变化及紫光峰红移的起因进行了分析.     

Synthesis and Optical Property Study on ZnO Nanostructures Via Vapor Phase Growth

Nanostructural zinc oxide films have been synthesized via vapor phase growth by heating pure zinc powder. Scanning electron microscopy (SEM) images and X-ray diffraction (XRD) results showed that four kinds of morphologies ZnO nanostructures namely nanowires, well-aligned nanorods, nanofeathers and hexagonal nanorods were formed and all of wurtzite structural crystals. The results indicated that the temperature and substrate play an important role in the formation of different morphologies of ZnO nanostructures. The photoluminescence (PL) measurement was carried out for the wellaligned nanorods ZnO sample and blue emission peaks at 420 and 444 nm have been observed at room temperature. And the blue emission mechanism is discussed.     

ZnO微纳米结构的制备及其光学性能

在没有催化剂的情况下,空气中直接加热氧化锌片成功制备出ZnO纳米线/纳米片.通过改变反应温度,分别能够获得紧密排列的ZnO纳米线和纳米片.ZnO纳米线和纳米片的直径为几个微米,厚度约为280 nm.室温光致发光测试研究表明其最大可见发射波长在508 nm.该研究工作为纳米器件研制提供了一种简单直接氧化方法,可望高产率制备高质量半导体纳米线和纳米片阵列.     

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.     

Structure,optical, and magnetic properties of Mn-doped ZnO films prepared by sputtering

The microstructural, optical, and magnetic properties and room-temperature photoluminescence (PL) of Mn-doped ZnO thin films were studied. The chemical compositions were examined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and the charge state of Mn ions in the ZnO:Mn films was characterized by X-ray photoelectronic spectrometry (XPS). From the X-ray diffraction (XRD) data of the samples, it can be found that Mn doping does not change the orientation of ZnO thin films. All the films prepared have a wurtzite structure and grow mainly along the c-axis orientation. The grain size and the residual stress were calculated from the XRD results. The optical transmittance of the film decreases with the increase of manganese content in ZnO. The room-temperature photoluminescence of the films shows that the intensity of near band energy (NBE) emission depends strongly on the Mn content. The hysteresis behavior indicates that the films with the Mn content below 9at% are ferromagnetic at room temperature.     

Rapid growth of ZnO hexagonal tubes by direct microwave heating

Zinc oxide hexagonal tubular crystals were synthesized by direct microwave heating from ZnO powders within 5 min without any metal catalysts or transport agents. ZnO source materials were evaporated from the high-temperature zone in an enclosure, and crystals were grown on the self-source substrate in an appropriate condition. The ZnO vapor formed in the high-temperature zone can deposit and grow on the powders located in the low-temperature zone to form crystals. The scanning electron microscopy (SEM) reveals that these products are hexagonal tube crystals with 80 μm in diameter and 250 μm in length, having a well faceted end and side surface. A possible growth mechanism and the influence of reaction temperature on the formation of crystalline ZnO hexagonal tubes were presented. The photoluminescence (PL) exhibits strong ultraviolet emission at room temperature, indicating the potential applications in short-wave light-emitting photonic devices.