生长时间对氧化锌纳米棒发光性能的影响

为了研究氧化锌纳米棒的生长机理,先用脉冲激光沉积方法在玻璃衬底上制备一层氧化锌薄膜作为种子层,然后用水热法在种子层上生长氧化锌纳米棒,研究了不同反应时间对其结构、形貌及发光特性的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜测定样品的结构和形貌,用自组建的光致发光系统对样品的光致发光光谱进行了测量。结果表明,氧化锌纳米棒沿c轴高度取向并呈六角纤锌矿结构;随着生长时间的增加,氧化锌纳米棒结晶质量明显改善,纳米棒均匀、致密性和取向性均提高,样品的缺陷发光增强而激子发光减弱。     

溶液浓度对ZnO纳米棒形貌和发光的影响

为了获取高质量、高取向排列规则的ZnO纳米棒,玻璃衬底预先用脉冲激光沉积方法制备一层ZnO薄膜作为籽晶层,应用水热法在玻璃衬底上生长ZnO纳米棒。探究了籽晶层及不同溶液浓度对ZnO纳米棒结构和发光的影响,用扫描电子显微镜和X射线衍射仪测量样品的形貌和结构,用组建的光致发光测试系统对样品的室温光致发光光谱进行测定。结果表明,ZnO纳米棒具有高度取向且分布致密均匀;光致发光光谱显示ZnO的近带边发射比深能级发光略低;随着溶液浓度的增加,近带边发光和深能级发光相对强度的比值依次降低。     

紫外辐射ZnO纳米棒的生长及性能

用退火法在玻璃、硅片衬底上先生长ZnO籽晶,然后在90℃下在醋酸锌和六亚甲基四胺溶液中生长了直径约为17 nm的ZnO纳米棒.采用X射线衍射仪(XRD)分析了不同衬底上生长的ZnO纳米棒的结构和择优生长取向,用扫描电子显微镜(SEM)观察了ZnO的形态,用荧光光谱仪分析了纳米棒的发光特性,讨论了籽晶、衬底类型和衬底放置方式对纳米棒的尺寸、排列趋向性和光学性能的影响.纳米棒的直径和排列依赖于衬底的初始状态,籽晶可以减小纳米棒的尺寸,增强纳米棒的排列有序性;一旦衬底上生长了籽晶,后续生长的纳米棒的尺寸、排列和性能与衬底的类型无关,纳米棒都具有强的紫光发射.但衬底的放置方式会影响其上纳米棒的形态,竖直放置的衬底易生长尺寸分布均匀的准有序排列的纳米棒.     

衬底退火温度对ZnO纳米结构形貌和发光特性的影响

利用热蒸发Zn粉的方法,在Au/掺铝氧化锌(AZO) /石英衬底上生长ZnO纳米结构。为了研究不同 温度退火后的衬底对生长的ZnO纳米结构的影响,Au/AZO/石英衬底在生长纳米结构前分别在 300、500和700℃真空下退火。Au/AZO/石英衬底的表面形貌用原子力显微镜(AFM)观测 。ZnO纳米结构的微结构、形貌和 光学性能分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光 谱仪进行测量。结果表明,在未退火和300 ℃ 退火衬底上生长了大量的ZnO纳米棒,而在500℃退火衬底上沉积了大量ZnO纳米颗粒。单晶结构 的纳米棒的平均直径分别约50nm,其 生长机制为蒸气-液体-固体(VLS)生长机制。荧光光谱显示所有的样品 都存在紫外发光峰和深能级发射带,随着退火温度的升高,生长的纳米结构的紫外发光峰相 对强度增强,而深能级发射强度减弱。     

AZO种子层朝向对ZnO纳米棒形貌和发光特性的影响

在水平管式炉中,采用热蒸发锌粉的方法,在镀有掺铝氧化锌(AZO)薄膜的石英基片上制备了大量高密度的ZnO纳米棒,AZO膜面分别正对和背对锌源。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及荧光光谱仪分析AZO膜面朝向对ZnO纳米棒的形貌、微结构及光学性能的影响。结果表明,不同朝向的AZO膜面上所生长的纳米棒具有相似的形貌和微结构。保温时间10min样品的氧空位的缺陷态发光为绿光,强度较强;保温时间15min样品的纳米棒长度较长、相对垂直衬底,其近带边发光较强,氧间隙的缺陷态发光较弱。正对锌源衬底上且保温时间15min样品的近带边发光最强,且缺陷态发光最弱。     

改善玻璃衬底上ZnO薄膜特性的方法

利用磁控溅射法在玻璃衬底上淀积铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜作为缓冲层,在其上制备了ZnO薄膜。重点研究了AZO薄膜作为缓冲层对玻璃衬底上ZnO薄膜特性的影响。扫描电子显微镜(SEM)图像和X射线衍射(XRD)图谱分析结果表明,玻璃衬底上加入厚度为1μm的AZO缓冲层后,提高了衬底材料和ZnO薄膜之间的晶格匹配程度,有助于增大ZnO薄膜晶粒尺寸,提高其(002)取向择优生长特性、薄膜结晶特性及晶格结构完整性。室温下的透射光谱结果表明玻璃/AZO和玻璃衬底上ZnO薄膜的透光特性没有显著不同。光致发光(PL)谱研究结果表明AZO缓冲层可以有效阻止衬底表面硅原子从ZnO薄膜中"俘获"氧原子,减少ZnO薄膜中的缺陷,改善ZnO薄膜的结晶质量。     

衬底温度对ZnO纳米结构的影响

利用超声喷雾热解(USP)技术,以普通玻璃为衬底,制备了不同衬底温度下的系列ZnO薄膜.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了衬底温度对ZnO结构的影响.结果表明,薄膜的微观结构随衬底温度变化显著.在410℃获得了ZnO纳米棒,纳米棒直径在50 nm左右,沿c轴择优生长,结晶质量较好.     

ZnO纳米棒的低温生长及光致发光性能

采用化学溶液沉积法在ITO导电玻璃上制备近一维ZnO纳米棒.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)对样品进行表征,研究了不同Zn2+摩尔浓度和不同生长时间对样品的结构、形貌和光致发光性能的影响.结果表明,所制备的ZnO纳米棒为纤锌矿结构并沿c轴择优取向生长.另外,随着Zn2+摩尔浓度的增加,纳米棒的直径增大.当Zn2+摩尔浓度为0.1M时,ZnO纳米棒的直径和长度都随生长时间的增加而增加.PL测试表明,样品均具有良好的发光性能,并且ZnO纳米棒的结晶质量随着Zn2+摩尔浓度和生长时间的增加均有所提高.     

电化学方法生长有序纳米柱阵列的发光性质

采用电化学方法在磁控溅射方法生长的ZnO薄膜上生长垂直于衬底排列的ZnO纳米柱.ZnO薄膜的作用主要是为ZnO纳米柱的生长提供同质外延层.电化学生长的ZnO纳米柱具有良好的晶体质量和发光性能.通过研究其变温发光光谱可以确定其紫外发光峰来自于带边激子的辐射复合.此种方法生长的ZnO纳米柱在场发射显示、蓝紫色和白光发光二极管方面有潜在的应用前景.     

水浴法制备形貌可控的一维ZnO纳米和微米棒

用一步或两步简单的化学溶液法,以醋酸锌为原料,六亚甲基四胺或三乙醇胺为催化剂在玻璃衬底上生长出不同形貌的纳米和微米ZnO棒.探讨了反应液的酸碱度和反应液浓度对生成的ZnO棒形貌的影响,并分析了其生长机制.随着溶液浓度的增加,棒的长度与直径比减小,同时玻璃衬底上生长的ZnO棒从无序分布趋于垂直于衬底平行取向分布.随着pH值的改变,棒的形状由在弱酸性溶液中的细长棒状变为在弱碱性溶液中的圆头对称短棒;当碱性增大到一定程度时,可以生成颗粒状.通过控制一定的酸碱度和溶液浓度,可以得到规则的六角ZnO棒状阵列.测量了样品的XRD和扫描电镜像,并对其发光性能进行了测量分析.其中规则有序六角棒的发光光谱表明峰值在530nm,半高宽为220nm,可能是Vo 的电子和价带中的空穴辐射复合所致.     

ZnO纳米棒的低温生长及光致发光性能

采用化学溶液沉积法在ITO导电玻璃上制备近一维ZnO纳米棒. 利用X射线衍射（XRD) 、扫描电子显微镜（SEM）和光致发光谱（PL）对样品进行表征,研究了不同Zn2+摩尔浓度和不同生长时间对样品的结构、形貌和光致发光性能的影响. 结果表明,所制备的ZnO纳米棒为纤锌矿结构并沿c轴择优取向生长. 另外,随着Zn2+摩尔浓度的增加,纳米棒的直径增大. 当Zn2+摩尔浓度为0.1M时,ZnO纳米棒的直径和长度都随生长时间的增加而增加. PL测试表明,样品均具有良好的发光性能,并且ZnO纳米棒的结晶质量随着Zn2+摩尔浓度和生长时间的增加均有所提高.     

ZnO纳米棒薄膜光学性能的系统研究

采用简化的种子层制备工艺在ITO基底上制备了ZnO种子层,并使用化学溶液沉积法制备了高度取向的ZnO纳米棒阵列。采用XRD和SEM对ZnO纳米棒的结构和形貌进行表征,并对样品的光学性能进行了测试。测试结果表明,所制备的ZnO纳米棒为c轴择优取向的六角纤锌矿结构,直径为66~122nm可控,且排列紧密,形貌规整。光学性能测试结果表明,吸收光谱在375nm附近表现出强烈的紫外吸收边是由于禁带边吸收引起的;反射光谱具有一定的周期振荡性,可用于薄膜厚度的估算;光致发光谱在378nm附近有很强的紫外发射峰;增大生长液浓度和高温退火可降低缺陷发光,改善结晶质量。     

溅射和激光淀积的ZnO多晶薄膜的结构和发光性质

我们分别通过直流反应溅射及脉冲激光淀积法制备了ZnO多晶薄膜。X射线衍射结果显示出薄膜的c轴取向。原子力显微镜证实薄膜的多晶结构。两种方法制备的ZnO在光子激发下都发射较强的带边荧光。绿色荧光未被观察到。激光淀积在(001)硅表面的ZnO的发光源自“自由激子”辐射。激光淀积在(0001)氧化铝晶体表面的ZnO的发光机制则在相当宽的激发强度范围内都呈现出电子．空穴等离子体(electron-hole plasma)的复合特性。     

Photoluminescence Properties of ZnO Nanorods Synthesized by Different Methods

The photoluminescence properties of ZnO nanorods synthesized by the low-temperature hydrothermal and high-temperature vapor-phase methods are studied. At room temperature, the photoluminescence of ZnO nanorods synthesized by the high-temperature vapor-phase method exhibits only one highintensity ultraviolet peak at a wavelength of 382 nm. At the same time, the luminescence spectra of ZnO nanorod samples grown by the low-temperature hydrothermal method, but with the use of different chemical reagents exhibit, apart from the ultraviolet peak, a violet band or a yellow-orange band at ~401 and ~574 nm, respectively. The violet luminescence band is attributed to defects or zinc vacancy complexes, and the yellow-orange band to defects associated with interstitial oxygen.     

Morphology and growth mechanism of aligned ZnO nanorods grown by catalyst-free MOCVD

We report on ZnO nanorods grown by catalyst-free metal-organic chemical vapour deposition (MOCVD) in a commercial Epigress reactor using diethylzinc and N₂O as precursors. Well-aligned ZnO nanorods with uniform diameter, length and density have been grown perpendicularly to the sapphire (0 0 0 1) surface. Scanning electron microscopy (SEM) has been used to observe the morphology of the ZnO nanorods and X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM) to investigate the crystalline structure of the nanorods. TEM observation as well as photoluminescence measurements confirm the very good crystalline quality of the nanorods. SEM observation on samples that have been prepared with various deposition times has been used in order to investigate the growth mechanism. Three types of ZnO morphologies have been identified: a thin two-dimensional ZnO layer formed at the sapphire surface, covered by three-dimensional hexagonal-shaped islands and hexagonal nanorods on top of them.     

生长时间对氧化锌纳米杆形貌的影响

采用旋涂法在洗净的玻璃衬底上制备了醋酸锌薄膜,并进一步在空气中退火获得了氧化锌(ZnO)薄膜,X射线衍射分析显示退火后获得的ZnO薄膜具有c轴(002)择优取向生长特性.通过水热法以ZnO薄膜为种子层,生长了ZnO纳米杆阵列.研究了在相同的ZnO种子层、前驱液浓度和生长温度条件下,不同生长时间对ZnO纳米杆形貌的影响.扫描电子显微镜照片显示,随着生长时间的增加,ZnO纳米杆阵列的生长具有阶段性规律,并且在经过52h生长后得到了顶端中心被溶解的ZnO纳米管.分析认为该现象和前驱液中Zn2+离子和OH-离子的浓度变化有关,同时也和ZnO的非极性结构有关.