文档介绍：湘潭大学
硕士学位论文
ZnO一维纳米材料的制备
姓名:丁书龙
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:郭建;颜晓红
20051201
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主要符号说明
Sccm 气体流量单位,每分钟标准立方厘米(standard cubic
centimeters per minute)
Pa 压强单位,帕斯卡,简称“帕”
σ气相过饱和度
R 摩尔气体常数
σLV 气-液表面自由能
∆H 汽化热
T 绝对温度
κ玻尔兹曼常数
SEM 扫描电镜(scanning electron microscope)
SAED 选区电子衍射(selected area electrical diffraction)
CVD 化学气相沉积(chemical vapor deposition)
XRD X射线衍射仪(X-ray diffraction)
EDS X射线能谱仪(energy-dispersive X-ray spectrometer)
PL 光致发光(photoluminescence)
TEM 透射电镜(transmission electron microscope)
VLS 气液固(Vapor-Liquid-Solid)
VS 气固(Vapor-Solid)
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Date:
摘要
一维纳米材料因其优异的光学、电学、化学、力学性能以及
在纳米装置、功能材料的独特应用而成为当今纳米材料科学领域
的前沿和热点;同时一维纳米材料的制备为纳米科学技术的发展
奠定了基础。本文研究用化学气相沉积方法制备出氧化锌(ZnO)
纳米线、纳米棒以及一种新形的辐射球型 ZnO 结构,并对影响它
们生长的因素,如催化剂、衬底温度等进行了系统的研究。
第一章简要介绍了纳米材料和一维纳米材料的各种制备方
法、生长机理及特点,ZnO 的性质和当前研究进展、存在的问题。
第二章首先介绍了实验装置,并对该装置进行了改装, 提高
了操作可控性。然后采用简单热蒸发纯锌粉的方法,在硅衬底上
成功地制备出定向较好的 ZnO 纳米线,并用扫描电镜(SEM)、X
射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)进行了形貌、结构、成分表
征,结果表明 ZnO 纳米线为纤锌矿结构的 ZnO 单晶。实验中用
不同的硅片(Si)做衬底来对比,证实 ZnO 纳米线的生长遵循气
固生长机理。
第三章介绍一种新型 ZnO 结构——空心球壳内外辐射棒状
ZnO 结构(RS-ZnO)的制备。SEM、XRD、电子选区衍射(SAED)
分析表明并 RS-ZnO 结构上的辐射 ZnO 棒是单晶的纤锌矿结构,
其生长方向是晶体的 C 轴方向。在实验中发现加氧气前生长出球
型 Zn 液滴是控制 RS-ZnO 结构生长的关键,并根据实验条件提出
了其生长机理。
第四章介绍采用双温区实验装置研究了 ZnO 纳米线气固 VS
制备法中 Zn 蒸气分压和衬底温度对纳米线线径的影响。SEM 分
析表明纳米线线径与 Zn 蒸气分压和衬底温度成反比,同时也发现
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衬底温度对 ZnO 结构的生长形状有影响。
第五章对本论文的工作进行了总结,并对以后的工作提出了
一些设想。
关键词:纳米材料纳米线生长机制化学气相沉积
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ABSTRACT
One-dimensional (1D) nanostructures have been in the focus of
materials research as a result of their unique optical, electronic,
chemical and mechanical properties bination with their great
potential for applications in nanodevices and functional materials.
Synthesis of 1D nanostructures plays a basic role in nanoscience and
nanotechnology development. In this thesis, we synthesized ZnO
nanowires, nanorods and a new novel Radial-sphere ZnO
nanostructur