SnO2纳米材料气敏特性研究

为了提高SnO2纳米材料的气敏特性,研究其性能与结构关系,采用物理气相沉积法在管式炉内制备SnO2纳米材料．通过控制管式炉内材料的生长温度得到不同形貌的SnO2纳米材料．采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对所得纳米结构进行表征分析．将所得纳米材料制备成旁热式气敏元件对其在还原性目标气体环境中进行气敏性能测试．研究结果表明：不同形貌的纳米结构气敏性能差异明显,SnO2纳米线对指定目标气体的气敏性能优于菊花状纳米结构．气敏性能与材料的表面形貌及比表面积关系密切,长径比高的线状纳米结构具有更高的气敏性能,在酒精蒸汽、CO和CH4的环境中其数值分别为42、21和18．     

表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌及光致发光性能的影响

以硝酸锌、氢氧化钠为原料,采用水热法制备出氧化锌微纳米晶,并研究了表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌的影响,探讨了不同形貌氧化锌微纳米晶的生长机理。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及光致发光谱(PL)等测试手段对产物的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,借助表面活性剂CTAB、SDBS、PVPK90可分别制得片状、棒状和花状纤锌矿型氧化锌微纳米晶,3种形貌的氧化锌微纳米晶均具有光致发光特性,尤其片状ZnO微纳米晶的光致发光峰最强。     

ZnO纳米棒阵列的可控生长与表征

采用化学溶液法在沉积了ZnO种子层的SnO2:F导电玻璃衬底上,生长了ZnO纳米棒阵列。研究了1,3-丙二胺浓度对纳米棒阵列的形貌结构的影响规律。采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)对ZnO纳米棒的表面形貌和晶格结构进行了表征。SEM结果表明纳米棒阵列垂直衬底表面生长,XRD结果表明纳米棒生长方向沿着[002]晶向,具有单晶结构。1,3-丙二胺浓度对制备得到的纳米棒形貌、长度等有明显调控作用。在优化条件下生长的ZnO纳米棒的长度大约7m,根部直径150nm,尖端直径大约10nm。研究了ZnO纳米棒阵列的光致发光(PL)特性。     

氯离子对氧化锌纳米棒表面形貌的影响研究

通过在反应溶液及后续处理中分别添加氯离子的方式,即采用水热法在生长氧化锌纳米材料的反应溶液中添加氯离子、在水热法制得氧化锌纳米棒后进行氯离子腐蚀。通过对样品的表征测试与分析,得到氯离子在氧化锌生长过程中会直接影响到纳米结构的形貌,结构和光学性质的结论。     

纳米ZnO催化生物乙醇转化的形貌效应

利用水热法合成了棒状、片状、球状结构的氧化锌(ZnO)纳米晶粒,评价了不同形貌的纳米ZnO对生物乙醇转化的催化活性,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射(XRD)及程序升温脱附(NH_3-TPD,CO_2-TPD)等研究手段对ZnO的形貌及表面酸碱性等物相结构进行了表征.结果表明:不同形貌的纳米ZnO具有不同的表面酸碱性,从而在生物乙醇催化转化的反应路径及产物选择性调控方面表现出一定的形貌效应.     

电化学沉积法制备一维氧化锌的研究

采用不同条件电化学沉积法在氧化铟锡（IT O ）导电玻璃基底上自组装生长了一维ZnO阵列。利用X射线衍射仪（XRD）和场发射扫描电镜（FESEM ）对其结构和形貌分别进行表征。结果表明,以种晶预生长时间为40 s的样品为衬底,Zn2＋浓度为0.005 mol/L ,CTAB浓度为0.005 mol/L ,HMT浓度为0.01 mol/L ,沉积时间为10 min ,沉积电位为0.90 V条件下,能够制备出高度取向且致密的一维氧化锌阵列。     

以双子表面活性剂为模板剂的纳米氧化锌的制备

以六水合硝酸锌和氢氧化钠为原料,双子表面活性剂1,4-正丁烷双（二甲基十六烷基溴化铵）为模板剂,采用直接沉淀法和水热合成法制备了纳米氧化锌. 通过X射线衍射法和扫描电子显微镜分别对氧化锌的晶体结构和形貌进行了研究. 结果表明,直接沉淀法和水热法所得纳米氧化锌的结构均为纤锌矿结构,但双子表面活性剂的加入、溶剂组成以及体系碱性变化都会对纳米氧化锌的形貌产生影响. 以双子表面活性剂为模板时,直接沉淀法得到的纳米氧化锌为片状花瓣,而水热合成法得到的纳米氧化锌为针状花瓣. 在水热合成法中,以双子表面活性剂为模板剂,随着体系中乙醇浓度的增加,花状氧化锌变为球状,而随着体系碱性的增强,针状纳米氧化锌被腐蚀,针状花瓣数目减少.     

氮化镓低维纳米结构的制备与表征

主要是以氧化镓为原料,通过气相沉积法,制备出GaN纳米线和纳米带.通过X－射线衍射(XRD),扫面电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)等测试手段对其形貌进行了表征和分析.研究了实验过程中工艺条件的改变对所制备GaN纳米结构形貌特征的影响.对两种GaN纳米材料的拉曼散射光谱进行了分析.     

蒲公英状ZnO纳米结构的水热自组装及表征

以柠檬酸为络合剂，在250℃成功地制备出新颖的蒲公英状氧化锌纳米结构。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和紫外可见光谱（UV-vis）等手段对产物晶体结构、形貌、光学和电学性能进行了表征，结果表明产物是由无数的氧化锌纳米薄片围绕某中心自组装而成的蒲公英状纳米结构，禁带宽度（E6）约为3．61eV，并对该纳米结构的自组装机理做了初步探讨。     

超长SnO2纳米带的制备及表征的研究

本文以锡粉为原料，采用化学气相沉积法制备了SnO2纳米带．SnO2纳米带的制备在高温加热炉中进行。加热温度为1000℃．X射线衍射（XRD）分析表明，所制备的样品为具有正方金红石结构的SnO2．扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析表明，所制备的样品为尺寸均匀一致的纳米带．选区电子衍射（SAED）结果证实所制备的SnO2纳米带为单晶．通过对其生长过程及机理分析可知，SnO2纳米带的生长是由气一固生长机制来控制的．     

氧化锌薄膜的阴极电沉积法制备及性能

以硝酸锌溶液为沉积液,采用阴极电沉积技术在ITO导电玻璃基片上制备ZnO薄膜．分析了Zn（NO3）2体系ZnO的电化学沉积机理及反应过程,考察了沉积电位和Zn（NO3）2浓度对沉积过程、薄膜结构及其性能的影响结果表明：沉积电位和Zn（NO3）2浓度对薄膜形貌都有着显著的影响,沉积速率随沉积电位和Zn（NO3）2浓度的增加而增大;当沉积电位和Zn（NO3）2浓度较小时,薄膜粒径小,透光性相对较高．     

射频等离子体制备类金刚石薄膜及其表征

采用射频等离子体技术,以CH4和H2为反应气体,在单晶硅片和载玻玻璃片上成功制备出了高质量的类金刚石薄膜．采用扫描电镜、原子力显微镜、Raman光谱、红外光谱、显微硬度计表征了类金刚石薄膜的表面形貌、微观结构、光学性能和复合硬度．结果表明,制备出的类金刚石薄膜表面十分平整光滑,表面粗糙度极低,平均粗糙度Ra为0．492nm;薄膜中含有sp^2,sp^3杂化键,具有典型的类金刚石结构特征;光学透过率比较高,薄膜的复合硬度可以高达507．3kgf／cm^2．     

硫粉气化温度对制备WS2薄膜的影响

采用熔融盐辅助化学气相沉积（CVD）法在蓝宝石（Al₂O₃）衬底上制备WS2薄膜,改变硫粉的气化温度（750~800 ℃）,探寻其对WS₂薄膜生长的影响,为制备出大面积WS₂薄膜提供理论依据。采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼（Raman）光谱对WS₂薄膜的形貌、结晶性和厚度进行分析。800 ℃时,WS₂薄膜平均边长可达310 μm,Raman特征峰的波数差为64.60 cm^-1（单层）。随着硫粉气化温度的升高,WS₂薄膜的生长经历了形貌及尺寸的转变,这表明在沉积过程中,硫粉引入时机对WS₂薄膜的形核、生长至关重要,适当的气化温度可以制备出尺寸较大、结晶性能良好的WS₂薄膜。     

准三维纳米结构p-ZnO:Fe/n-GaN基自驱动紫外光电探测器

采用化学气相沉积（CVD）法成功制备了p-ZnO:Fe/n-GaN准三维纳米结构,并基于p-ZnO:Fe/n-GaN异质结制备了高性能的自驱动紫外光电探测器。微结构研究结果表明:Fe元素成功掺入ZnO纳米结构,使其转化为p型半导体。室温光致发光谱紫外光发射峰红移,表明p-ZnO:Fe纳米结构中形成了浅受主能级缺陷。由于p-n结的光伏效应,紫外光电探测器展示出自驱动响应特性。ZnO的p型掺杂造成的电荷传输距离缩短及其独特的准三维纳米结构,使得探测器展示出高的开关比和快速响应特性。在零偏压和－1 V偏压下,紫外光电探测器的电流开关比分别为58.3和92.0,上升和回复时间均小于10 ms。该高性能紫外光电探测器的成功研制可为纳米级光电开关的制备提供理论思路和技术指导。     

In、Sn共掺杂ZnO纳米线的制备及其气敏性能研究

为了改善纯ZnO纳米线的气敏性能,采用物理蒸发法制备出In、Sn共掺杂的ZnO纳米线,利用XRD、SEM、TEM对产物的形貌、结构进行表征,采用CGS-1TP智能气敏分析系统对其进行酒精气敏性能测试.结果表明,制备出的In、Sn共掺杂ZnO纳米线具有六方纤锌矿结构,平均直径约为80nm,In元素与Sn元素的掺杂量分别为0.12%和1.1%.在最佳工作温度225℃条件下,对气体浓度为400ppm的酒精蒸气的灵敏度S(Ra/Rg)为39.06,响应-恢复时间分别为9s和5s,比同等测试条件下纯ZnO纳米线的灵敏度提高63.9%,响应-恢复时间分别缩短1s和2s.     

不同形貌氧化锌的红外发射率研究

在水热条件下,以硝酸锌、氢氧化钠、六次甲基四胺等为原料合成球形、棒状、束状和花状等不同微观形貌的ZnO粒子。采用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等对其形貌和物相进行分析,利用IR-1红外发射率测量仪测量了不同形貌ZnO粒子在8~14μm波段的红外发射率,探讨ZnO的形貌对其红外发射率性能的影响。结果表明：各产物均为六方纤锌矿结构的ZnO,微米ZnO的红外发射率值比纳米的小,棒状、束状ZnO的发射率值比球形的要低,花状结构的ZnO的发射率值最低,为0.673。     

表面覆盖氮化硼膜的金刚石膜的场发射特性

利用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法在Si衬底上生长了4μm厚的金刚石膜,然后利用射频磁控溅射方法在金刚石膜上沉积了100nm厚的六角氮化硼（h—BN）薄膜．在超高真空系统中测试了覆盖氮化硼（BN）薄膜前后金刚石膜的场发射特性,结果表明覆盖BN薄膜后的金刚石膜的场发射特性明显提高,开启电场由14V／μm升到8V／μm．F—N曲线表明,覆盖BN薄膜后的金刚石膜在强电场区域的场增强因子有所降低,这可能归因于场发射点随着电场的增强而改变．     

PECVD工艺参数对SiO_2薄膜光学性能的影响

为探索利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depo-sition,PECVD)技术制作光学薄膜的有效方法.以SiH4和N2O作为反应气体,通过采用M-2000UI型宽光谱变角度椭圆偏振仪对制作样片进行测试,分析了薄膜沉积过程中的不同的工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响.实验结果表明:在PECVD技术工作参数范围内,基底温度为350℃,射频功率为150 W,反应气压为100 Pa时,能够沉积消光系数小于10-5,沉积速率为(15±1)nm/min,折射率为(1.465±0.5)×10-4的SiO2薄膜.     

氧化亚铜的电化学沉积

通过电化学沉积的方法制备Cu2O,采用X-射线衍射和扫描电镜技术表征产物的形貌和晶体结构。考察沉积电位、沉积时间、前驱物的浓度等实验参数对产物形貌的影响,实验表明可通过调节实验参数控制产物的形貌和尺寸。