玻璃襯底ZnMgO-ZnO納米材料的制備及性能研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種寬帶隙半導體化合物材料,室溫下的禁帶寬度為3.37eV,激子束縛能達到60meV,化學性質穩(wěn)定,材料類型豐富,通過摻雜具有較好的光電性能。氧化鎂(MgO)有很大的能隙寬度(約為7.78eV),而且Mg的離子半徑為0.057nm與Zn的離子半徑0.06nm非常接近。Mg摻雜ZnO能使納米材料的禁帶寬度在3.37～7.78eV之間連續(xù)可調,可制得覆蓋從藍光到紫外光譜區(qū)域半導體激光器。因此Mg摻雜ZnO納米材料的制備及性

2、能研究是一項具有廣泛研究意義的課題。
　　本文簡要綜述了目前氧化鋅(ZnO)納米材料的制備方法、摻雜現狀以及MgZnO合金的性能、應用和研究現狀。并在此基礎上探討選擇化學氣相沉積(CVD)法、玻璃襯底,制備出兩種獨特形貌的ZnMgO/ZnO納米材料,分析了形成機制,討論了生長參數對形貌的影響,如載氣流速、生長溫度、室內壓強。以及簡要說明了硅襯底和玻璃襯底對材料形貌、應用領域的影響。此外,還研究了其發(fā)光性能。主要有以下三方面的工作:

3、
　　1、ZnMgO/ZnO微納米球、納米棒的制備及性能
　　采用化學氣相沉積法(CVD)在玻璃襯底上制備出了ZnMgO/ZnO微納米球、納米棒,實驗過程簡單,無需催化劑。用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測發(fā)現ZnMgO微納米球是空心、外輻射狀。同時得到了排列整齊的MgZnO納米棒,納米棒直徑100納米~300納米不等,MgZnO納米棒仍保持ZnO納米棒常見的六邊形貌。室溫下光致發(fā)光譜發(fā)現在349.5nm(Origin擬合)和4

4、20.5nm有兩個典型的發(fā)射峰。ZnO納米棒陣列大面積生成,排列緊湊,ZnO微納米球生長在納米棒陣列之上。分析了形成機制。
　　2、ZnMgO帶梳、納米棒的制備及光學性能
　　用化學氣相沉積法(CVD)在玻璃襯底上通過改變載氣(氬氣)的流速和生長溫度制備了Mg摻雜ZnO納米棒和帯梳,實驗無催化劑。為便于分析產物的形貌、結構、光致發(fā)光性質,采用掃描電子顯微鏡(SEM,J EOL-6360LV)、X-射線衍射儀(XRD,MAC

5、science M18X)、能譜儀(EDS)、He-Cd激光器進行了測試。分析了帯梳的生長過程,Mg摻入產生了226meV的近帶邊發(fā)射峰的藍移,起到了對ZnO禁帶寬度的調節(jié)作用。
　　3、玻璃襯底與硅襯底制備ZnMgO納米材料的比較
　　運用相同的實驗方法,平行放置玻璃襯底和硅襯底,制備出ZnMgO微納米球。并采用掃面電子顯微鏡(SEM)、能譜圖(EDS)、X射線衍射儀(XRD)、光致發(fā)光(PL)譜分別對樣品進行了表征。發(fā)現