文档介绍：西安科技大学
硕士学位论文
化学气相法制备ZnO晶体工艺及生长机理
姓名:杨京明
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:牟国栋
2011
论文题目:化学气相法制备 ZnO 晶体工艺及生长机理
专业:材料学
研究生:杨京明(签名)
指导教师:牟国栋(签名)
摘要
ZnO 是一种集光电、压电、气敏、压敏等性能于一身的多功能材料。而且随着近年
来,ZnO 纳米线、纳米带、晶须等形态 ZnO 的成功制备,不仅其原本的性能得到提高,
而且表现出一些独特、新奇的性质。在各种功能信息材料中,ZnO 极具发展潜力,有着
广泛的应用前景。如何控制 ZnO 的结晶形态是目前实现 ZnO 工业生产需要解决的主要
问题。ZnO 多姿的结晶形态已经成为 ZnO 研究的热点。
本论文采用化学气相法制备了氧化锌晶体,通过对原料、实验设备、预热温度、反
应温度、保温时间、气体流量的考察,总结出各个工艺条件对晶体生长的影响规律,实
现对氧化锌晶体的可控生长。用 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子
显微镜(TEM)对各种形态的产物进行成分、形貌和结构的表征,并对氧化锌晶体的光学
特性进行了初步的研究。
以锌颗粒为原料时,能获得形貌较好的氧化锌晶体;当炉膛的预热温度在
400~500℃,反应温度在 1100℃时,能够获得微米级氧化锌晶体。随着保温时间的增加,
晶体尺寸也随着增加,由于受限于反应设备和原料的量,当保温时间超过 5 小时,晶体
尺寸及产量没有明显的提高。获得的氧化锌晶体具有很好的结晶特性。在不同的外部条
件下,生长出了颗粒状、针状、棒状、铅笔状、刺猬状、多针状、叶片状、梳状、螺旋
桨状、四角状等形貌丰富的氧化锌晶体。从氧化锌晶体的光致发光谱可知,其具有近紫
外发光特性及绿光特性。氧化锌晶体在紫外光催化下,降解甲基橙的降解率可达到 60%。
分别从晶体学、晶体生长动力学、晶体生长热力学等方面,结合实验条件,对氧化
锌晶体的生长过程进行描述。氧化锌晶体的生成过程包括成核、晶体的轴向生长、晶体
的径向生长、停止生长四个阶段。

关键词:气相法;晶体形貌;T-ZnO;ZnO 晶体生长
研究类型:应用研究
Subject : Preparation of ZnO Crystal with Chemical Vapor Method and
Growth Mechanism
Specialty :Materials Science
Name :Yang Jingming (Signature)
Instructor :Mou Goudong (Signature)
ABSTRACT
ZnO is a functional material of several properties consist of photoelectricity,
piezoelectricity, gas sensitivity and pressure recent years, with the essful
fabrication of ZnO nano-wires, ZnO nano-belts and ZnO whisker with tetra-pod shape, not
only the original properties of ZnO are improved, but also some special functions are
discovered. Among the plenty of information materials, ZnO plays an important role and has
potential prospect. How to control the crystal morphology of ZnO is the main subject to
realize its industrial production. Colorful crystal morphology of ZnO has been the focus of
research on ZnO.
This paper prepared ZnO whisker with chemical vapor method. With the investigation of
different raw materials, experimental equipments, preheating temperatures, reaction
tem