热蒸发法ZnO纳米棒阵列的研究

采用热蒸发的方法在ZnO薄膜缓冲层上成功制备了高密度的ZnO纳米棒阵列，其中ZnO薄膜缓冲层是通过PLD（Pulsed Laser Deposition）的方法制得。与已有的报道不同，该方法未使用任何金属催化剂。X射线衍射仪（XRD）以及场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）的结果表明，实验得到的ZnO纳米棒阵列整齐垂直排列在衬底上．此外，在常温下测量得到的光致发光（PL）谱和透射电子显微镜显示该ZnO纳米棒阵列结晶较好，无明显的缺陷,研究结果表明纳米棒阵列的形成主要归因于ZnO纳米棒和薄膜之间完美的晶格匹配。     

溶液生长ZnO一维纳米阵列及其复合纳米结构的研究进展

对溶液生长ZnO一维纳米阵列的研究进展进行了评述,分析了晶种制备和溶液生长过程中各工艺因素对阵列微观形貌的影响,并介绍了在溶液中通过控制定点成核并利用有机基团调控ZnO晶体生长习性的合成路线用于构筑ZnO复合纳米结构的最新研究,指出了溶液生长ZnO一维纳米阵列和构筑复合结构中存在的问题及今后的研究方向.     

电沉积法制备ZnO纳米棒/管阵列及其机理研究

采用恒电位电沉积法在未经修饰的ITO导电玻璃基底上用一步法制备了ZnO纳米棒阵列结构,并经碱蚀制备了ZnO纳米管阵列结构.通过阴极线性扫描分析了通氧及添加剂六次甲基四铵(HMT)对沉积ZnO薄膜的电化学行为的影响.结果表明,电沉积体系中通入氧气对阴极还原反应起到了加速作用,而电沉积体系中的HMT通过水解作用对电沉积反应起到了稳定剂作用.在氧气和HMT的协同作用下可使ZnO更加充分地成核生长,得到结构清晰分明的六方棱柱ZnO晶种,进而形成规则均一的ZnO薄膜.     

界面法制备纳米结构ZnO薄膜

金属氧化物薄膜在很多领域有潜在的用途,然而,具有纳米结构的薄膜合成仍然是一大挑战。文章介绍了一种气体一液体界面反应和高温热处理制备氧化锌薄膜的方法,讨论了不同前驱体及表面活性剂PVP的使用对ZnO薄膜形貌的影响,结果表明,界面反应不仅是一种方便、绿色、低成本的薄膜制备方法,而且也是具有精细纳米次级结构可行的合成方法,并有可能成为金属氧化物薄膜制备的新方法。     

两步法实现ZnO纳米结构的集成及光学性质研究

通过简单的两步热蒸发方法成功地实现了ZnO纳米管和纳米棒的集成.SEM结果表明,大量的纳米线以层层生长的机理从约200℃低温Si基片表面生长出来.EDS和XRD结果进一步表明第一步所制备的样品主要是由大量Zn和少量Zn的氧化物组成.第二步所制备样品的SEM和TME图像证实了在高温下以第一步所制备的样品作为第二步的基片,可实现纳米管和纳米棒的集成.TEM图像表明,纳米管的表面所生长的纳米棒是单晶的.通过改变工作气压,可调控纳米管表面纳米棒的尺寸和形貌,实现ZnO纳米结构可控生长.室温光致发光谱表明,样品的光学性质可通过可控的形貌来调制.     

ZnO纳米棒阵列和薄膜的同步外延生长及其光电化学性能

使用化学气相沉积法在a面蓝宝石衬底上同步外延生长氧化锌(ZnO)竖直纳米棒阵列和薄膜,研究了阵列和薄膜的光电化学性能。结果表明,纳米结构中的竖直单晶纳米棒有六棱柱形和圆柱形,其底部ZnO薄膜使竖直纳米棒互相联通。与ZnO纳米薄膜的比较表明,这种纳米结构具有优异的光电化学性能,其入射光电流效率是ZnO纳米薄膜的2.4倍;光能转化效率是ZnO纳米薄膜的5倍。这种纳米结构优异的光电化学性能,可归因于其高表面积-体积比以及其底部薄膜提供的载流子传输通道。本文分析了这种纳米结构的生长过程,提出了协同生长机理：Au液化吸收气氛中的Zn原子生成合金,合金液滴过饱和后ZnO开始成核,随后在衬底表面生成了ZnO薄膜。同时,还发生了Zn自催化的气-固(VS)生长和Au催化的气-液-固(VLS)生长,分别生成六棱柱纳米棒和圆柱形纳米棒,制备出底部由薄膜连接的竖直纳米棒阵列。     

一维ZnO纳米结构的场发射研究进展

一维纳米结构材料因其优异的电、光及场发射特性，在光电器件、场发射器件等方面具有重要的应用价值而备受关注。ZnO因具有优异的化学及热稳定性，并且其一维纳米结构具有极大的场增强因子，因而在场发射器件阴极中有良好的应用前景。首先简要介绍了ZnO的结构与性质，并重点介绍了ZnO一维纳米材料的常用制备技术及其在场发射领域的研究进展。     

低温水热法生长ZnO纳米棒阵列的电子结构及光学特性(英文)

使用低温水热法在Si衬底上生长ZnO纳米棒阵列.通过X射线衍射和扫描电子显微镜对ZnO纳米棒的结晶性和形貌进行观测.结果表明,六棱柱形ZnO纳米棒沿c轴方向的阵列性良好,且均匀致密的生长在衬底上.室温光致发光谱表明应用低温水热法可以得到光学性质良好的ZnO纳米棒阵列.使用同步辐射对ZnO纳米棒阵列的氧K带边进行X射线吸收近带边谱测量,研究了不同半径ZnO纳米棒阵列的局部电子结构及其半径对电子结构的影响.另外,对ZnO纳米棒及ZnO薄膜的局部电子结构进行了对比研究.     

ZnO纳米棒的低温湿化学制备

在低温反应条件下,通过超声的方法,以DBS作为表面活性剂,制备了ZnO纳米棒。化学反应的低温条件由冰水浴提供,温度为0~5℃。扫描电子显微镜和光学显微镜观察表明,所制备的纳米棒形状均一,截面为六方型,直径100nm,长度1μm; X 射线衍射表征指出所得到的纳米棒为六方晶型。同时,我们也研究了反应温度、表面活性剂含量、超声、回流时间对ZnO纳米棒形貌的影响。与其它制备方法相比,低温与超声技术可以更为方便获得分布均一,长径比较小的ZnO纳米棒。     

ZnO纳米阵列的可控合成及其场发射特性

采用水热法在PS模板上制备了不同的ZnO纳米阵列,通过控制反应时间得到不同长径比的ZnO纳米阵列,真空场发射测试表明,使用PS模板的ZnO纳米阵列的场发射性能得到改善,主要因为长纳米棒与短纳米管交叉两层的阵列结构导致屏蔽效应减弱。较长反应时间制备的ZnO纳米棒具有较大的长径比,场发射较好。多次重复场发射测试发现,本实验制备的ZnO纳米棒阵列的场发射稳定性不是很好,还需进一步改善。     

两步水热法制备枝干状ZnO纳米结构的研究

采用两步水热法,第1步利用Au作为催化剂生长ZnO纳米杆;第2步利用醋酸锌分解成ZnO纳米颗粒作籽晶层在ZnO纳米杆的侧壁生长ZnO纳米枝条,在Si片上成功制备了枝干状ZnO纳米结构。利用SEM、XRD分别表征枝干状ZnO纳米结构的形貌和晶体结构,研究籽晶层、反应液浓度、反应时间等参数对枝干状ZnO纳米结构形貌的影响。结果表明,Au作为催化剂生长的ZnO纳米杆具有沿(103)面择优取向生长的特性,而籽晶层对在侧壁生长ZnO纳米枝条至关重要。通过调节反应参数,可控制枝干状ZnO纳米结构的形貌,当反应液浓度越小,反应时间越长,纳米枝条越细、越长。所制备的枝干状ZnO纳米结构具有很好的生物兼容性,可作为细胞支架材料。     

Zn-catalysed growth and optical properties of modulated ZnO hierarchical nanostructures

Modulated ZnO hierarchical nanostructures have been successfully synthesised by the one-step thermal evaporation method. The ZnO hierarchical nanostructures consist of large quantities of high-dense nanowires strewn with some small balls, and these balls are connected with wires by short rods. The composition detection results show that the ball is metallic Zn, which further confirms that Zn can serve as the catalyst for vapour–liquid–solid growth of the ZnO hierarchical nanostructures. The photoluminescence spectrum of the modulated ZnO hierarchical nanostructures includes a weak ultraviolet peak centred at 380?nm and a strong green emission centred at 500?nm, which can be attributed to the exciton emission at the near-band edge and a mass of singly ionised oxygen vacancies in products, respectively.     

ZnO nanostructures grown on epitaxial GaN

Presented is the growth of zinc oxide nanorod/nanowire arrays on gallium nitride epitaxial layers. A hierarchical zinc oxide morphology comprising of different scale zinc oxide nanostructures was observed. The first tier of the surface comprised of typical zinc oxide nanorods, with most bridging to adjacent nanorods. While the second tier comprised of smaller zinc oxide nanowires approximately 30 nm in width often growing atop the aforementioned bridges. Samples were analysed via scanning electron microscopy, as well as, cross-sectional and high resolution transmission electron microscopy to elucidate the detailed growth and structural elements of the heterostructure.     

Dendritic and epitaxial growths of ZnO particle-rod and rod-rod nanostructures with quasi-one-dimensional and two-dimensional configurations

Quasi-one-dimensional and two-dimensional ZnO nanostructures have been fabricated through thermal evaporation approach. The microstructures of the ZnO nanostructures have been studied using scanning electron microscopy and high-resolution electron microscopy. Quasi-one-dimensional ZnO nanostructures are formed by dendritic growths of ZnO nanoparticles from the stem nanorods surfaces, forming particle-rod nanostructures. While epitaxial growths of branch nanorods from the stem nanorods configure two-dimensional ZnO nanostructures. The epitaxial growth orientation relationship can be described as [2? 110]_R1 || [2? 110]_R2 and (0001) _R1 || (011?0)_R2. The growth mechanism of the quasi-one-dimensional and two-dimensional ZnO nanostructures has been discussed.     

Investigation of ZnO nanorods synthesized by a solvothermal method, using Al-doped ZnO seed films

ZnO nanorods were successfully grown on common glass substrates using a simple solvothermal method via the precursors of zinc acetate dihydrate (Zn(CH₃COO)₂·2H₂O) and Hexamethylenetetramine (C₆H₁₂N₄) with equal molar concentration at 0.01 mol/l, 0.025 mol/l, 0.05 mol/l, and 0.075 mol/l. The ZnO nanorods were characterized by X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy, UV-Vis absorption spectrophotometer and photoluminescence (PL) spectrometer. XRD results indicated that all the ZnO nanorods were preferentially grown along [0 0 0 1] direction (c-axis). With an increase of Zn(CH₃COO)₂·2H₂O and C₆H₁₂N₄ concentration, the diffraction intensity of ZnO nanorod along c-axis also increased. Scanning electron microscopy images showed that the well-faceted hexagonal ZnO nanorods were grown vertically from the common glass substrates. In addition, with the increase of Zn(CH₃COO)₂·2H₂O and C₆H₁₂N₄ concentration, the exciton band of ZnO nanorods determined by UV-Vis absorption spectra gradually became narrow and the intensity of exciton band also remarkably augmented. Photoluminescence spectra showed that with the increase of Zn(CH₃COO)₂·2H₂O and C₆H₁₂N₄ concentration, the position of emission peak of ZnO nanorod blue-shifts towards shorter wavelength in UV region and the luminescence intensity remarkably enhances in visible emission range (470-630 nm).     

水热法制备不同形貌的氧化锌纳米结构

采用水热法,用甲酰胺水溶液和锌片建立反应体系,在不同种晶层上制备出不同形貌的ZnO纳米结构,所用基底有Si片、镀有ZnO薄膜的Si片、镀有ITO薄膜的Si片、涂有ZnO粉末的Si片等,研究了不同的种晶层对ZnO纳米结构的形貌的影响。在不同温度下,分别在镀有ZnO薄膜和ITO薄膜的医用载玻片衬底上生长ZnO纳米结构,研究了温度在水热法中的作用及种晶层对纳米杆长度的影响。实验中用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对纳米聚集体进行了表征。SEM表征结果表明不同种晶层上获得的ZnO纳米结构形貌差异很大;反应时间、甲酰胺水溶液浓度以及反应温度对ZnO纳米阵列形貌都有着一定的影响;在ZnO薄膜上生长的纳米杆较在ITO薄膜上生长的纳米杆长。SEM图像同时表明氧化锌纳米杆随着温度的增大,纳米杆的长度和杆径增大。X射线衍射峰在34.6℃有很强的（002）纤锌矿衍射峰,该峰表明衬底上有高度c轴取向的大面积纳米杆阵列和较好的结晶质量。     

可见光诱导TiO2光催化及其机理研究进展

简述了二氧化钛的光催化机理。针对其禁带宽度较大,只能被小于387nm的紫外光所激发的缺点,综述了近年来国内外针对纳米TiO2可见光催化的改性方法和改性机理研究进展,包括离子掺杂、半导体复合、表面光敏化等方法。最后展望了提高纳米TiO2可见光光催化活性研究的前景。     

ZnO纳米棒阵列、纳米片及其发光和光催化特性

首先通过溶胶-凝胶法在Si片基底上制备1层ZnO纳米薄膜,作为纳米棒的晶种层,然后利用金属浴沉积法在ZnO纳米薄膜基础上制备择优取向的ZnO纳米棒阵列,最后通过水热法二次成核结晶形成纳米片。研究证明,ZnO纳米棒阵列和纳米片均沿着c轴取向。在Cu2+抑制极性面生长的作用下,形成的ZnO纳米片结构均匀,分布面积广,单片ZnO纳米片的厚度约为8 nm,面积呈平方微米级,较大的有40μm2左右。ZnO纳米结构的生长取向对其物理化学性能具有重要影响。高度沿c轴取向的ZnO纳米棒有利于紫外光发射和激光器的发展,但极性面的缩小不利于光催化反应。     

Photoluminescence study of ZnO structures grown by aqueous chemical growth

ZnO micro-structures were deposited by aqueous chemical growth on Si (100) substrates, their morphology and size depending on the growth period. Characterization of the structures was performed using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. Photoluminescence spectra recorded at 18 and 295 K for 325 nm CW excitation indicated that these are strongly affected by the morphology of the structures. Rods and tubes emit stronger UV radiation, in contrast to stronger yellow-green emission observed for flower-like structures. A red shift of the UV emission was found for increasing input power, while, thermal annealing of the samples induced stimulated emission for quite high excitation intensities.     

不同氧流量条件下ZnO纳米棒阵列的形成及机理分析

采用脉冲激光沉积结合化学气相沉积方法在p-Si(111)衬底上制备了呈直立生长的ZnO纳米棒阵列,并且研究了氧流量对ZnO纳米棒尺寸、结晶特性等性质的影响。研究结果表明,在没有氧气的环境下无法生长ZnO纳米棒;随氧流量减小,不同晶面上ZnO生长速率的不同导致ZnO纳米棒长度减小、直径变粗、结晶质量变差、纳米棒面密度减小。氧流量的减小使得ZnO纳米棒中的氧空位缺陷含量增加,导致位于约520nm处的绿光峰增强。