水熱合成法制備一維取向ZnO納米線陣列及光學(xué)特性研究.pdf

1、最近，低維納米ZnO半導(dǎo)體材料以其獨(dú)特的特性及未來在光電子器件、壓電子器件、納米傳感器件的應(yīng)用潛力，受到了全球相關(guān)領(lǐng)域研究人員的矚目，低維納米ZnO半導(dǎo)體材料的制備及特性研究已逐漸成為納米材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)和前沿問題。
　　 開展ZnO半導(dǎo)體材料在電子學(xué)、光學(xué)、壓電、傳感器件等的實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用研究，進(jìn)行納米ZnO半導(dǎo)體材料特別是取向納米ZnO半導(dǎo)體陣列的最佳制備工藝和方法的研究，就是納米材料科學(xué)和凝聚態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域的最緊

2、迫和最必要的研究問題。
　　 為了找到取向ZnO納米線陣列的最佳制備工藝，研究工藝制備參數(shù)對(duì)取向ZnO納米線陣列的影響因素，本論文重點(diǎn)開展了以下研究工作：
　　 1、以氨水溶液為反應(yīng)液，以金屬Zn片為Zn源，開展了用水熱合成工藝制備取向ZnO半導(dǎo)體納米線陣列的研究。為了研究氨水溶液濃度對(duì)ZnO納米線陣列生長形貌的影響，首先將反應(yīng)溫度控制在95℃，反應(yīng)時(shí)間定為12小時(shí)，在氨水濃度體積比分別為為4％、7％、10％和15％的條

3、件下，對(duì)比制備出的ZnO納米線陣列樣品的TEM、XRD及PL譜，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較分析。
　　 2、開展了反應(yīng)時(shí)間對(duì)取向ZnO納米線陣列形貌的影響研究。將反應(yīng)溫度控制在95℃，氨水濃度定為10％，把四個(gè)裝有相同反應(yīng)物的反應(yīng)釜放入容器中加熱，研究12、24、36、48小時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)間下，制備樣品的微結(jié)構(gòu)，對(duì)樣品進(jìn)行SEM表征分析，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較。
　　 3、研究了氨水溶液水熱合成工藝中的反應(yīng)溫度對(duì)取向ZnO納米線陣列的影響。試驗(yàn)中

4、，將氨水濃度控制在10％，反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)，反應(yīng)溫度分別控制為95℃、125℃、145℃。反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同樣品進(jìn)行SEM表征。對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較分析。
　　 4、對(duì)不同氨水濃度條件下制備的取向ZnO納米線陣列樣品進(jìn)行光致發(fā)光(PL)特性研究，并與采用化學(xué)氣相沉積法制備的ZnO納米線陣列的PL譜圖進(jìn)行了比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，因反應(yīng)環(huán)境密閉，所選的反應(yīng)物基本為純凈物，采用水熱合成方法在金屬Zn片制備的取向ZnO納米線陣列，雜質(zhì)引入的可能

5、性大幅度降低，制得取向ZnO納米線陣列樣品的單根納米線中雜質(zhì)能級(jí)很少，其PL譜表現(xiàn)出了極佳的單峰特性，PL譜只有因電子—空穴對(duì)形成的激子復(fù)合發(fā)光產(chǎn)生的單一紫光峰，沒有出現(xiàn)CVD法制備ZnO納米線陣列樣品中因雜質(zhì)及缺陷導(dǎo)致的綠光峰。論文還對(duì)取向ZnO納米線陣列樣品的光致發(fā)光機(jī)理及水熱合成與CVD法制備ZnO納米線陣列樣品的PL譜特性進(jìn)行了分析。
　　 論文研究也表明，水熱合成法制備的ZnO納米線陣列樣品，隨氨水濃度的增大，制得的納