文档介绍：湘潭大学
硕士学位论文
低维纳米ZnO的制备
姓名:林铁军
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:郭建
20060501
林铁军湘潭大学硕士论文
摘要
低维纳米材料由于其量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和界面效应而具
有一系列优异的电磁、光、力学和化学等性质。尤其在光催化、光电转换这一具
有挑战性的领域,低维纳米半导体材料更显示出它无与伦比的优势。随着研究的
深入,各种新颖的低维纳米结构如纳米棒、纳米管、纳米丝、纳米带和纳米梳等相
继被发现。与此同时,一些材料的单纳米结构物性的成功测量及其应用,更加推
动人们研究新型低维纳米材料的控制与合成,并探索其形成机制。
ZnO作为一种直接带隙宽禁带半导体材料,是继GaN之后光电研究领域又一热
门的研究课题。其光电特性受缺陷的影响较小,在信息领域中有重要的作用。它
可用于制作发光显示器件、高频滤波器、发光二极管、激光器、高速光开关等器
件,在民用及军事领域都有着重要的用途。本文在前人工作的基础上,利用化学
气相沉积法(CVD),以气-固(VS)为生长机制,在Si衬底上制备出了ZnO纳米线、
纳米带、纳米梳、微纳米球、注射器状纳米ZnO和花瓣状纳米ZnO等。同时研究了
气-固(VS)生长机制中Zn蒸汽浓度及衬底温度对纳米ZnO的影响,并分析了它们
的生长机理。透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、
电子衍射(SAED)、能谱仪(EDS)和荧光分光光度计分别对样品的形貌、结构、
成份及光致发光进行了表征,发现所得的纳米ZnO为单晶纤锌矿结构,光致发光谱
有两个发射峰,一个位于380 nm附近,一个在510 nm处。
正由于纳米材料优异的物理、化学性质,其应用已经越来越广泛。自上世纪
末,世界各国也都加大了对纳米材料的研究并取得了许多成果,随着研究成果转
换速度的加快,纳米材料很快就会与大家生活息息相关。
关键词:ZnO ;纳米带;纳米梳;微纳米球;光致发光;气-固生长机制;化学
气相沉积
I
林铁军湘潭大学硕士论文
ABSTRACT
Compared with the traditional bulk materials, the advantages of low
dimensional(LD) nanometer materials are self-evident. Because of the quantum size
effect, minor dimension effect, surface effect and interface effect, nanometer materials
possess a series of excellent properties,including electronic, ic, optics,
mechanical, optoelectronic and so on. Especially in the challenge regions of
photocatalyzing and photoelectric tranformation, low dimensional(LD) nanometer
semiconductor materials display unique superiority. With the study progressing, many
kinds of nanorods, nanotubes, nanowires, nanobelts and bs have been
discovered. At the same time, the physical properties of single nanostructure of some
materials have essfuly been measured and applied, which push scientists to study
the control synthesis and the formation mechanism of LD nanomaterials.
Zinc oxide, a wide direct-gap semiconductor, attracts as much attention as GaN in
photoelectric research field. Its photoelectric characteristics were little affected by
vacancies. And it has great uses