热氧化磁控溅射金属锌膜合成一维ZnO纳米棒

利用退火热氧化射频磁控溅射金属锌膜的方法在Si(111)衬底上制备了一维Zn O纳米棒,同时用多种测试手段对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行了研究.XRD,SEM和TEM的测试结果表明,Zn O纳米棒为单晶相六方纤锌矿结构,呈头簪状向外发散生长,直径在30～60 nm左右,其长度可达几μm.PL 谱测试结果表明:在波长为280 nm光的激发下,在372 nm处有强的近带边紫外光发射和516 nm处的较微弱深能级绿光发射.说明合成的一维Zn O纳米棒的结晶质量和光学性能优良     

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。     

热氧化磁控溅射金属锌膜制备ZnO纳米棒

利用射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备金属锌膜 ,在空气中退火热氧化合成了一维ZnO纳米棒。用X射线衍射 (XRD) ,扫描电子显微镜 (SEM) ,透射电子显微镜 (TEM)和光致发光谱 (PL)对样品进行了结构、形貌及光学特性分析。结果表明 :ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构单晶相 ,直径在 30～ 6 0nm左右 ,其长度可达5～ 8μm左右。在 2 80nm波长光激发下 ,有很强的 372nm带边紫外光发射和较微弱的 5 16nm深能级绿光发射 ,说明合成的单晶ZnO纳米棒的质量较高     

ZnO纳米棒的低温制备及表征

以硝酸锌、氨水为原料,采用低温水浴法在不同的温度下大规模制备了团簇状ZnO纳米棒,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)、X射线衍射(XRD)、室温光致发光(PL)等手段对ZnO纳米棒进行了表征.SEM结果表明,环境温度对ZnO的形貌和性质有很大的影响,随着温度增加,ZnO长径比越来越大,当温度为90℃时ZnO的平均直径100 nm,长度约为5 μm;EDX和XRD图谱表明,ZnO纳米棒是高纯的六角纤锌矿结构;对90℃条件下制备的ZnO进行光致发光性能测试,观察到波长位于423 nm附近有较强的蓝光发射.     

水热法制备氧化锌纳米棒

以Zn(NO3)2·6H2O,Zn,CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和N2 H4·H2O等为原料,采用水热法和改进的水热法,在180℃制备了氧化锌(ZnO)纳米棒束及纳米棒阵列薄膜.用XRD,SEM,FE-SEM及HR-TEM对样品进行了表征.具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒直径在40～80nm左右.以负离子配位多面体生长基元理论讨论了ZnO晶体的生长过程及反应条件对ZnO形貌的影响.样品光致发光谱测试结果表明,纳米棒束、阵列具有强的紫紫外光发射峰和不同强度的蓝绿光发射峰.     

水热法制备氧化锌纳米棒

以Zn(NO3)2·6H2O,Zn,CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和N2 H4·H2O等为原料,采用水热法和改进的水热法,在180℃制备了氧化锌(ZnO)纳米棒束及纳米棒阵列薄膜.用XRD,SEM,FE-SEM及HR-TEM对样品进行了表征.具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒直径在40～80nm左右.以负离子配位多面体生长基元理论讨论了ZnO晶体的生长过程及反应条件对ZnO形貌的影响.样品光致发光谱测试结果表明,纳米棒束、阵列具有强的紫紫外光发射峰和不同强度的蓝绿光发射峰.     

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.     

一维ZnO纳米/微米棒的制备及光学性能研究

采用溶胶-凝胶法,以六水硝酸锌和乙二醇单甲醚为主要原料,在SiO2玻璃衬底上旋涂一层致密的ZnO籽晶,用水热法,通过对ZnO籽晶层面朝下和朝上分别制备了ZnO纳米棒和微米棒。研究了不同生长液浓度对ZnO纳米/微米棒的形貌和光学性能的影响。结果表明,ZnO纳米棒直径约在Φ(60~90)nm之间,长度约为1 600nm,微米棒直径约Φ(1~4)μm,长度约8~14μm;随着生长液浓度的增加,ZnO纳米棒越致密,而ZnO微米梭生长成ZnO微米棒;ZnO纳米/微米棒的光致发光(PL)光谱强度随着生长液浓度的增加逐渐增强     

退火处理对ZnO纳米棒阵列的性能影响(英文)

通过电沉积在ITO基底上制备了大规模ZnO纳米棒阵列。对ZnO纳米棒进行不同温度下的退火处理,然后通过旋转涂覆工艺将聚3-己基噻吩与[6,6]-苯基-C61丁酸甲酯(P3HT∶PCBM)的混合物沉积在纳米棒上组装成杂化太阳电池。应用扫描电子显微镜、X射线衍射、光致发光测试和光伏测试分析了退火处理对ZnO纳米棒及其组装的太阳电池性能的影响。发现退火处理除使ZnO纳米棒的光致可见光发射的强度有所改变外,还可以使发射峰中心从约580 nm的位置转移到约520 nm的位置,这说明退火处理不但可以改变ZnO纳米棒缺陷密度,还能改变缺陷类型。通过合适的退火处理,太阳电池的转换效率可提高17倍。     

利用磁控溅射及热氧化制备ZnO纳米棒及其光致发光特性

在Si(111)衬底上热氧化射频磁控溅射金属锌并经退火处理后,成功制备出ZnO纳米棒.用XRD,SEM和TEM对样品的晶体结构、表面形貌进行了研究.经PL谱分析表明,在波长为280 nm的光激发下,在372 nm处有强近带边紫外光发射和516 nm处的较微弱深能级绿光发射.     

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。     

Zinc Oxide Nanorods Grown by Arc Discharge

The arc discharge method was employed to fabricate zinc oxide (ZnO) nanorods with wurtzite structure. The microstructure analysis by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) demonstrated that the ZnO nanorods grew along the [0001] direction. On average, the diameter and length of the nanorods were about 40 nm (some are as thin as 5 nm) and several hundred nanometers, respectively. The photoluminescence (PL) of the nanorods showed an ultraviolet band, a violet band, and a green band. The PL mechanism was discussed with the growth process and Raman spectroscopy.     

ZnO纳米棒水热法制备及其发光特性研究

采用氢氧化钾(KOH)和二水醋酸锌(Zn(CH3COO)2.2H2O)配制不同浓度的反应溶液,反应过程中加入表面活性剂聚乙二醇(HO(CH2CH2O)13H),在80℃水热反应条件下制备出了优异的ZnO纳米材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪等测试方法研究了样品的成分、表面形貌和微结构。SEM研究结果显示:样品沿c轴择优生长,径粒分布均匀,长径比高,为六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒和菊花状ZnO纳米棒。光致发光谱性能分析显示样品在392 nm附近具有很强的紫外光发射能力,随着反应物浓度的增加,紫外峰发生约3 nm的蓝移,同时,样品还在绿光535 nm附近有较弱的光致发光现象。以上结果表明所制备的ZnO纳米材料具有优异的紫外光发射能力。     

Cu掺杂对ZnO量子点光致发光的影响

通过溶液法合成了Cu掺杂ZnO量子点。X射线衍射(XRD)和高分辨电子透射电镜(HRTEM)图像显示Cu掺杂ZnO量子点具有六角纤锌矿结构,晶粒大小为4～5nm。Cu掺杂抑制了ZnO量子点颗粒长大。室温光致发光(PL)谱观察到紫外带边和可见区两个发射峰。随着Cu掺杂浓度的增大,紫外荧光峰位发生缓慢红移,由366nm移到370nm;可见区发射峰位发生蓝移,由525nm移到495nm;同时,两个发射峰强度降低。光谱结果表明:Cu的掺入,一方面抑制表面与O空位有关的缺陷,在495nm出现了与Cu1+有关的发射峰;另一方面,Cu离子掺入ZnO量子点引入一些非辐射中心,降低了自由激子发射。     

Random lasing in vertical ZnO nanorods

Random lasing with coherent feedback is detected in the array of vertical ZnO nanorods synthesized on a Si(100) substrate. Under high-intensity optical pumping at the wavelength of 337.1 nm at room temperature, several narrow laser peaks with the width of 0.1 nm are observed in the wavelength region around 392 nm. The laser radiation is emitted in a direction orthogonal to the axis of the nanorods. Study of the behavior of the laser spectrum with the excited area shows good agreement of the data with the theory of random lasers. The mechanism of laser emission is related to the formation of closed paths of light due to multiple coherent scattering at the vertically oriented ZnO nanorods.     

Au点阵模板控制生长ZnO堆垒单晶棒

采用磁控溅射技术在Si(111)衬底上溅射Au薄膜,900℃退火生成Au点阵模板,在Au点阵模板上溅射ZnO薄膜,O2气氛下1 000℃退火制备了ZnO堆垒单晶棒。研究了不同直径Au点阵模板对ZnO单晶棒结构性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对样品结构形貌进行了分析。结果表明,生成有序排列的ZnO棒均由诸多六方纤锌矿单晶堆垒而成,较小Au点阵生成单晶棒的直径约为100nm。室温光致发光PL谱表明在376nm出现一个较强近紫外发射,在488nm附近出现一个较宽的深能级绿光发射,说明所制备样品具有良好的发光特性。     

Characterization and Field‐Emission Properties of Needle‐like Zinc Oxide Nanowires Grown Vertically on Conductive Zinc Oxide Films

Needle‐like ZnO nanowires with high density are grown uniformly and vertically over an entire Ga‐doped conductive ZnO film at 550 °C. The nanowires are grown preferentially in the c‐axis direction. The X‐ray diffraction (XRD) θ‐scan curve shows a full width at half maximum (FWHM) value of 2°. This indicates that the c‐axes of the nanorods are along the normal direction of the substrate surface. The investigation using high‐resolution transmission electron microscopy (HRTEM) confirmed that each nanowire is a single crystal. A room‐temperature photoluminescence (PL) spectrum of the wires consists of a strong and sharp UV emission band at 380 nm and a weak and broad green–yellow band. It reveals a low concentration of oxygen vacancies in the ZnO nanowires and their high optical quality. Field electron emission from the wires was also investigated. The turn‐on field for the ZnO nanowires was found to be about 18 V μm^–1 at a current density of 0.01 μA cm^–2. The emission current density from the ZnO nanowires reached 0.1 mA cm^–2 at a bias field of 24 V μm^–1.