化学浴沉积法制备ZnO纳米线的形貌分析

为了制备垂直排列长径比高的ZnO纳米线,首先采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同温度的掺锡氧化铟(ITO)透明导电玻璃衬底上制备一层ZnO种子层,然后用化学浴沉积法(CBD)在已制备了种子层的衬底上生长ZnO纳米线,同时系统地研究了不同生长条件对ZnO纳米线生长行为的影响,并使用扫描电子显微镜和原子力显微镜对其形貌、生长特征等进行了测试和表征。结果表明,在衬底温度为200℃的ITO衬底上沉积的ZnO种子层具有良好的结晶性。当生长时间为9 h,水浴温度为95℃,聚乙烯亚胺(PEI)浓度为4. 5 mmol/L时,通过CBD法生长的ZnO纳米线呈六角形状垂直排列于具有种子层的ITO基片上,长径比高达20. 56。     

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。     

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纳米线的制备及其影响因素

【目的】采用化学浴沉积法在ITO导电玻璃衬底上制备ZnO纳米线。【方法】研究种子层结晶性、PEI浓度对ZnO纳米线生长的影响,并用SEM、XRD、AFM对其形貌、晶体结构等进行表征。【结果】衬底温度为200℃时生长的ZnO纳米线垂直排列呈六角纤锌矿结构;PEI浓度为4.5 mmol/L时,ZnO纳米线的长径比最高,达20.56。【结论】制备的ZnO纳米线取向良好、结构尺寸均匀、长径比高。     

衬底预处理对p-GaN薄膜上ZnO纳米线阵列生长的影响

为了获得具有较好紫外光发射特性的ZnO纳米线,以p-GaN薄膜为衬底,采用水热法在较低的温度(105℃)下制备出了ZnO纳米线阵列,其中纳米线的直径在100~300nm之间。对p-GaN薄膜进行3种不同的预处理,结果表明,将衬底放入氨水中浸泡有利于生长出致密、均匀、定向排列的ZnO纳米线阵列,这与p-GaN薄膜衬底经氨水浸泡后衬底表面的OH-浓度有关,表明纳米线的密度和尺寸与p-GaN薄膜衬底表面的预处理密切相关。另外,该ZnO纳米线阵列具有较好的紫外发射特性,有望在紫外发光二极管领域获得应用。     

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.     

A1掺杂ZnO薄膜的结构研究

采用直流反应磁控溅射方法,在玻璃衬底上制备了Al掺杂ZnO薄膜.系统研究了不同氩氧体积比、不同退火温度和氛围、不同Al掺杂浓度对薄膜结构的影响.结果显示,Al掺杂ZnO薄膜为多晶薄膜,呈六角纤锌矿结构,制备条件和后期处理以及掺杂浓度对薄膜的微结构有着很大的影响.在氩氧体积比6:1条件下制备的薄膜,经真空500℃退火后具...     

纳米ZnO阵列场发射性能研究

目的 为了进一步提高ZnO纳米阵列的场发射性能指标.方法 采用掺杂n型杂质元素Al和衬底预处理的方法生长ZnO纳米阵列,对相应样品的场发射性能进行比较分析.结果 和结论采用Al掺杂和衬底镀Au处理均提高了ZnO纳米阵列场发射的性能,降低了阈值场强.其中衬底镀Au并在此衬底上生长的Al掺杂ZnO纳米阵列开启电场小于0.5 V/μm、阈值电场为4.5 V/μm.     

Cu掺杂ZnO纳米线的制备与性能研究

利用碳热还原法制备了纳米线结构的Cu掺杂ZnO基稀磁半导体.通过X射线衍射分析表明,样品为纯相ZnO纤锌矿结构.扫描电镜结果表明所生长的纳米线直径在50~300 nm之间.磁性测量表明样品在室温下呈现室温铁磁性.     

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。     

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.     

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。     

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。     

钛酸铅纳米线的铁电相变研究

采用水热法合成钙钛矿结构钛酸铅（PbTiO3）纳米线.水热温度对产物的形貌有较大的影响,PbTiO3纳米线的直径为10~20 nm.变温Raman光谱研究表明,随着温度的升高,位于600 cm-1以上声子的振动频率变化不大,而位于低频的振动峰发生了红移或消失;PbTiO3纳米线在283℃发生正交→四方的结构转变,而在435℃附近对应于PbTiO3纳米线的四方→立方转变.     

水热合成铝掺杂羟基磷灰石分析

为探索铝掺杂羟基磷灰石(Al-HA)的结晶特点,以硝酸钙、硝酸铝和磷酸二氢铵反应所获沉淀为前驱物,以水为介质在不同的Al掺杂量下进行了水热合成实验。利用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对所得样品进行表征。结果表明,水热反应能获得Al-HA纳米晶,Al掺杂量的增大会抑制羟基磷灰石(HA)晶粒度长大,当掺量超过10时HA会向非结晶态转化。随着Al掺杂量的提高,HA的拉曼光谱的振动峰431 cm-1、591 cm-1、961 cm-1、1 046 cm-1先逐渐减弱,HA的结晶度下降。最后431 cm-1、591 cm-1、1 046 cm-1处振动峰消失,并在1 111.5 cm-1处出现新的振动峰,说明掺铝量宜在于5以下。     

表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌及光致发光性能的影响

以硝酸锌、氢氧化钠为原料,采用水热法制备出氧化锌微纳米晶,并研究了表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌的影响,探讨了不同形貌氧化锌微纳米晶的生长机理。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及光致发光谱（PL）等测试手段对产物的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,借助表面活性剂CTAB、SDBS、PVPK90可分别制得片状、棒状和花状纤锌矿型氧化锌微纳米晶,3种形貌的氧化锌微纳米晶均具有光致发光特性,尤其片状ZnO微纳米晶的光致发光峰最强。     

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.     

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.     

Co掺杂ZnO薄膜的结构及光磁性能研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了Zn1-xCoxO(x=0,0.01,0.03,0.05,0.08,0.12)薄膜.利用显微镜和X射线衍射(XRD)研究了ZnO:Co薄膜的表面形貌和微结构.结果表明,所有ZnO薄膜样品都存在(002)择优取向,尤其是当掺杂浓度为12%时,薄膜c轴择优取向最为显著.振动样品磁强计(VSM)测量表明Zn1-xCoxO薄膜具有室温铁磁性.室温光致发光测量发现,所有样品的PL谱中都出现了较强的蓝光双峰发射和较弱的绿光发射,分析认为这主要是由于Co元素的掺入改变了薄膜的禁带宽度、锌填隙缺陷和氧位错缺陷浓度,其中长波长的蓝光峰和绿光峰都能够通过掺杂进行控制.基于上面的测量结果,探讨了不同波段光发射的机理与掺杂状态之间的关系.