鍺及其氧化物納米線的合成、表征及性質(zhì)研究.pdf

1、一維納米材料如:納米線、納米棒、納米帶、納米管等,由于其低維度和量子限域效應(yīng)等特性引起的光電性質(zhì)及其在介觀物理和納米器件上有潛在的應(yīng)用前景,從而引起人們的濃厚的研究興趣。其中,鍺及其氧化物納米線在納米器件中展現(xiàn)了優(yōu)良的光電性能,具有良好的應(yīng)用前景。本文通過熱蒸發(fā)法大量合成了鍺納米線和氧化鍺納米線,對其進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)表征,并進(jìn)一步研究了其表面及發(fā)光性質(zhì),具體內(nèi)容為：
　　 ⑴利用熱蒸發(fā)法,通過VLS機(jī)理來,以鍺粉為蒸發(fā)源,通過控

2、制不同的反應(yīng)條件,成功合成了高質(zhì)量的單晶GeNWs和GeONWs。利用SEM,XRD,TEM,HRTEM,SAED等方法表征了合成的GeNWs和GeONWs的形貌和晶體結(jié)構(gòu)。研究結(jié)構(gòu)顯示,合成了沿著[111]和[110]兩種生長方向生長GeNWs,其晶體結(jié)構(gòu)為金剛石結(jié)構(gòu),而GeONWs其晶體結(jié)構(gòu)為單晶的六方結(jié)構(gòu)。
　　 ⑵研究了單晶氧化鍺納米線的電子結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)及其機(jī)理。利用XPS表征了氧化鍺納米線的電子結(jié)構(gòu),EDS結(jié)果顯示納

3、米線中Ge和O的比例為1:1.8,證明是一個缺氧體系。利用同步輻射X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(XAFS)譜學(xué)進(jìn)行研究了高質(zhì)量的單晶氧化鍺納米線電子結(jié)構(gòu)和局部結(jié)構(gòu)。XAFS研究結(jié)果顯示,由于納米線的一維納米尺寸效應(yīng)和氧缺陷的存在,氧化鍺納米線表現(xiàn)出長程有序度變差。基于同步輻射的X射線激發(fā)光(XEOL)譜學(xué)研究氧化鍺納米線,顯示在2.3 eV(540nm)處有強(qiáng)的綠光發(fā)射,這一研究結(jié)果與選擇的單根氧化鍺納米線的傳統(tǒng)PL譜學(xué)相一致。氧化鍺納米線的強(qiáng)的

4、綠光發(fā)射,通過XEOL和XANES證明是由氧空位引起的氧相關(guān)的缺陷態(tài)導(dǎo)致的。
　　 ⑶對鍺納米線進(jìn)行表面功能化及其應(yīng)用。重點研究了氫終止的鍺納米線的表面穩(wěn)定性和反應(yīng)活性。氫終止的鍺納米線可以將溶液中的銅和銀離子,還原成銅和銀納米顆粒。鍺納米線表面附著的銅和銀納米顆粒的密度隨著溶液濃度的降低而減小。當(dāng)溶液濃度為10-3M,10-4 M,10-5 M時,銅和銀納米顆粒的平均粒徑大小分別為15 nm,10 nm,5 nm。利用XPS技