ZnO、ZnS半導(dǎo)體納米材料的制備及發(fā)光特性研究.pdf

1、目前,有關(guān)ZnO、ZnS低維納米材料的研究己經(jīng)成為國(guó)際上半導(dǎo)體材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。二者具有直接寬帶隙,因其在紫外發(fā)光器件方面有著潛在應(yīng)用而備受關(guān)注,在光電子、微電子和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)方面都有巨大的應(yīng)用前景,如發(fā)光二極管、納米激光器、光/氣敏傳感器及光催化等。雖然在短短的幾年時(shí)間內(nèi),ZnO、ZnS低維納米材料的研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但仍應(yīng)注意到,其納米材料的可控合成依然是個(gè)有待解決的問題。實(shí)現(xiàn)對(duì)ZnO、ZnS低維納米材料的生長(zhǎng)、形貌、

2、結(jié)構(gòu)的人工控制,是其應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)。圍繞ZnO、ZnS低維納米材料的可控合成及其物性研究,本論文在調(diào)研總結(jié)國(guó)內(nèi)外各種相關(guān)研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,采用氣相輸運(yùn)的方法,制備了準(zhǔn)排列的納米ZnO陣列和一些特殊形貌的納米ZnO,并對(duì)ZnS進(jìn)行了制備探索。研究分析了其制備工藝、生長(zhǎng)機(jī)理及其相關(guān)特性,獲得了一些研究結(jié)果,其結(jié)果如下:
　　1、ZnO納米陣列的制備與物性研究。
　　采用低溫蒸發(fā)Zn粉和石墨粉(摩爾比1:1)與氣相輸運(yùn)法,在非晶

3、的載玻片襯底上,沒有引入任何催化劑制備了準(zhǔn)排列的c軸取向ZnO納米棒陣列。討論了襯底距源不同位置對(duì)納米棒排列、密度、直徑等要素的影響,豐富了ZnO納米棒陣列的無催化生長(zhǎng)。采用這種比較普適的方法,用不太苛刻的條件能制備出較好的陣列結(jié)構(gòu),對(duì)基于ZnO低維結(jié)構(gòu)的器件研究應(yīng)用具有重要意義。采用高溫?zé)崽歼€原,在硅片上制備了有序性較好沿c軸取向生長(zhǎng)的ZnO納米釘陣列,通過不同生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)硅片上產(chǎn)物形貌的影響,討論了納米釘陣列的形成過程。
　　納

4、米棒陣列退火前后及納米釘?shù)腜L光譜都存在近紫外峰(380nm)和綠色寬譜峰,退火2h的納米棒紫外發(fā)光峰更加明顯、尖銳,且發(fā)生了細(xì)小的藍(lán)移,而綠色寬譜帶峰也發(fā)生了變化。樣品的尺寸對(duì)光譜強(qiáng)度有一定影響,但對(duì)譜峰位置影響不大。
　　2、低溫制備ZnO復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)及其發(fā)光。
　　在較低的溫度下,直接蒸發(fā)金屬Zn粉,以VS生長(zhǎng)機(jī)制制備了長(zhǎng)度達(dá)幾十個(gè)微米,寬度5-6μm,具有釘狀結(jié)構(gòu)和立方形貌兩種梳齒結(jié)構(gòu)的ZnO梳狀結(jié)構(gòu),不僅豐富了Zn

5、O低維結(jié)構(gòu)的形貌,而且為其在納米光電器件方面的應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。此外,通過改進(jìn)了常規(guī)氣相法的工藝參數(shù),控制了生長(zhǎng)時(shí)間,還制備了在納米棒頂端繼續(xù)生長(zhǎng)納米釘形成的納米棒-納米釘和類球狀納米釘聚集體,對(duì)其形成過程給與了解釋。并對(duì)其光致發(fā)光進(jìn)行了測(cè)試。
　　3、氣相輸運(yùn)法制備多種形貌ZnS納米結(jié)構(gòu)及其發(fā)光特性
　　對(duì)ZnS低維結(jié)構(gòu)也作了初步的探索研究。通過改變襯底放置方式、沉積溫度等要素,得到了不同形貌的產(chǎn)物,討論了襯底溫度、生長(zhǎng)