真空CVD法制備高質(zhì)量的ZnO納米結(jié)構(gòu).pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種典型的寬禁帶Ⅱ-Ⅵ族化合物，屬于直接帶隙半導(dǎo)體材料。在自然條件下，它以單一的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在，激子激活能60 meV，因而ZnO具有獨(dú)特的物理特性，是繼氮化鎵(GaN)后的另一種新型寬禁帶半導(dǎo)體材料。同時(shí)由于納米效應(yīng)，有了新的特性，例如優(yōu)異的場(chǎng)致發(fā)射、光催化、吸波、摻雜稀磁性及生物敏感性等。
　　本文利用管式燒結(jié)爐，采用低真空CVD法，在不同生長(zhǎng)條件下，制備了形貌不同、質(zhì)量較高的ZnO納米結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)中先

2、后利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、光致熒光光譜(PL)等表征手段對(duì)制備的ZnO納米結(jié)構(gòu)的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試與分析。主要包括下面三部分：⑴首先介紹了ZnO的物理性質(zhì)、性能及主要應(yīng)用;同時(shí)，對(duì)ZnO的生長(zhǎng)機(jī)制、制備方法、以及表征手段進(jìn)行了概述。⑵采用CVD法，結(jié)合我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，用高純ZnO粉末作為源，在低真空和無(wú)催化劑和載氣的情況下，由溫度梯度提供輸運(yùn)動(dòng)力，制備了ZnO納米結(jié)構(gòu);同時(shí)，從V-S

3、角度分析了生長(zhǎng)機(jī)制。⑶最后研究了不同生長(zhǎng)條件對(duì)ZnO納米結(jié)構(gòu)的影響。通過(guò)改變生長(zhǎng)時(shí)間、襯底材料和生長(zhǎng)溫度等條件，生長(zhǎng)出了不同尺度、不同形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu)，如納米帶、納米針及納米線/棒等。表征分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隨著沉積時(shí)間增長(zhǎng)，納米線的直徑有所增大，同時(shí)沿著生長(zhǎng)方向，直徑有減小的趨勢(shì)，但晶體結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性沒(méi)有明顯改變;不同襯底上制備出的ZnO準(zhǔn)納米結(jié)構(gòu)均具有較好的結(jié)晶質(zhì)量和發(fā)光特性，但表面形貌和結(jié)晶生長(zhǎng)取向會(huì)受襯底的影響;不同生長(zhǎng)溫度時(shí)，