準(zhǔn)一維納米氧化物的氣相合成和結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、納米技術(shù)領(lǐng)域最近有很大的發(fā)展，各種準(zhǔn)一維納米材料如納米線、納米針、納米帶和納米管等相繼被合成和分析。這些優(yōu)異的材料具有高比表面的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，因此它們展現(xiàn)了一些新奇的物理特性。它們?cè)诟鞣N納米級(jí)的電子學(xué)、光電子學(xué)、磁電子學(xué)和傳感器件中有著潛在的應(yīng)用。本文采用熱蒸發(fā)的方法制備出Al<,2>O<,3>/SiO<,2>同軸納米線異質(zhì)結(jié)、Zn<,2>GeO<,4>包裹的ZnO納米棒陣列和Ge摻雜ZnO納米梳、In摻雜Ga<,2>O<,3>納米線等準(zhǔn)一

2、維納米材料，并利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、能量彌散X射線衍射儀(EDS)以及光致發(fā)光譜(PL)等分析測(cè)試手段，對(duì)所合成的納米材料的形貌、成分、結(jié)構(gòu)以及物性進(jìn)行了研究。根據(jù)測(cè)試結(jié)果我們探討了不同形貌納米結(jié)構(gòu)的形成原因和生長(zhǎng)機(jī)制，并對(duì)其發(fā)光性質(zhì)做了進(jìn)一步的分析。以下是本文的主要研究結(jié)果： 1．具有周期孿晶結(jié)構(gòu)的Al<,2>O<,3>/SiO<,2>同軸納

3、米線異質(zhì)結(jié)的合成及表征利用Al粉(純度為99.999％)和SiO粉的混合物，通過(guò)最簡(jiǎn)單的熱蒸發(fā)法，我們成功合成了大量具有周期孿晶結(jié)構(gòu)的Al<,2>O<,3>/SiO<,2>同軸納米線異質(zhì)結(jié)。這種Al<,2>O<,3>/SiO<,2>同軸納米線異質(zhì)結(jié)的生長(zhǎng)過(guò)程是基于氣一固生長(zhǎng)機(jī)制。我們用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、能量彌散X射線衍射儀(EDS)和光致發(fā)光光譜(PL)等測(cè)試手段對(duì)制得產(chǎn)物的形貌、微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究

4、表明這種具有兩層結(jié)構(gòu)的納米線線徑均勻，直徑范圍大約在100-150nm之間。其中芯部為直徑約為50nm的具有孿晶結(jié)構(gòu)的Al<,2>O<,3>納米線，外層為非晶SiO<,2>外殼。在室溫測(cè)得的PL譜經(jīng)過(guò)擬合可以得到三個(gè)發(fā)光峰，分別是364 nm、398 nm和442 nm。 2．Zn<,2>GeO<,4>包裹的ZnO納米棒陣列和Ge摻雜ZnO納米梳的合成和光致發(fā)光性能研究通過(guò)最簡(jiǎn)單的熱蒸發(fā)法在Si襯底上成功合成了Zn<,2>GeO

5、<,4>包裹的．ZnO納米棒陣列和Ge摻雜ZnO納米梳。用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、能量彌散X射線衍射儀(EDS)和光致發(fā)光光譜(PL)等測(cè)試手段對(duì)制得產(chǎn)物的形貌、微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了研究。對(duì)于納米梳，梳柄一邊的梳齒比另一邊的梳齒要長(zhǎng)，但是兩邊的梳齒有一樣的直徑范圍，約為數(shù)十納米。Zn<,2>GeO<,4>包裹的ZnO納米棒陣列和Ge摻雜ZnO納米梳的生長(zhǎng)過(guò)程是基于氣-固生長(zhǎng)機(jī)制。我們對(duì)產(chǎn)物室溫下的光致發(fā)光性能進(jìn)行了研

6、究。光致發(fā)光譜顯示所得納米結(jié)構(gòu)有一個(gè)發(fā)光中心在382nm的窄的紫外發(fā)光峰和一個(gè)發(fā)光中心在494nm的寬的綠色發(fā)光峰。 3．In摻雜Ga<,2>O<,3>納米線的合成及生長(zhǎng)機(jī)制、光學(xué)性能研究在1000℃溫度條件下，通過(guò)熱蒸發(fā)金屬Ga和In<,2>O<,3>的混合物，我們合成了In摻雜Ga<,2>O<,3>“Z”字型納米線和未摻雜的Ga<,2>O<,3>納米線。這些納米線的生長(zhǎng)過(guò)程是基于氣-固生長(zhǎng)機(jī)制。我們用掃描電鏡(SEM)、透射