电沉积工艺制备纳米ZnO及其生长机理

本文以Zn（NO3）2·6H2O和KCl的水溶液为电解液,采用三电极恒电位体系在ITO上电沉积制备了形貌可控的纳米ZnO。通过旋转涂布（CH3COO）2Zn·2H2O溶液,煅烧后可在ITO表面生长一层ZnO种子层。该种子层可以增加ZnO的密度,使c轴取向更加明显。通过场发射扫描电子显微镜（ FESEM）、X射线衍射（ XRD）、光致发光光谱（PL）等测试手段,系统地分析了电沉积参数（Zn（NO3）2·6H2O浓度、电沉积电压、电沉积温度）对电沉积制备纳米ZnO形貌、结构、光催化性能、发光性能的影响,并研究了其生长机理。     

Co掺杂ZnO纳米棒的电沉积法制备及其光学性能

在Zn（NO3）2和Co（NO3）2溶液中,以柠檬酸作为络合剂,采用阴极恒电位沉积法直接在ITO衬底上制备出纯ZnO和Co掺杂ZnO（ZnO∶Co）纳米棒阵列膜。采用X射线衍射、扫描电镜和能量色散谱对所制备ZnO纳米棒的晶体结构和表面形貌进行了表征,利用光致发光光谱研究了样品的发光性质。结果表明：所制备的ZnO纳米棒呈六角纤锌矿结构,具有沿（002）面择优生长特性,Co掺杂使ZnO纳米棒的直径变细。部分Co^2＋取代了Zn^2＋进入ZnO的晶格,掺入量为2.2at%左右。Co掺杂使ZnO的禁带宽度变窄,紫外发射峰产生显著红移。     

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     

热氧化法制备ZnO纳米棒及其结构表征

在无催化剂条件下,采用热蒸发Zn源,以N2为载气体,在SiO2衬底上反应沉积制备出单晶氧化锌纳米棒。XRD研究表明纳米棒为结晶完好的纤锌矿结构,并且为非定向生长,非定向生长的氧化锌纳米棒减弱了棒之间的屏蔽效应,表现出较好的场发射效果,为未来场发射电子器件的实际应用提供了可靠依据。     

ZnO纳米棒中结的透射电镜研究

本文采用化学气相沉积法制得大量ZnO纳米棒,利用会聚束电子衍射(CBED)研究了纳米棒的生长方向,验证了纳米棒在生长过程中产生碰撞.通过TEM研究发现,纳米棒沿c轴生长,碰撞形成的晶界并不是一个随机取向的大角晶界,为了降低能量,晶界具有孪晶关系.晶界的存在导致晶体产生缺陷生长,使纳米棒的结的附近区域长粗.     

ZnO纳米棒/薄膜结构的电沉积制备及性能

以阳离子表面活性剂——十六烷三甲基氯化铵(CTAC)作为添加剂,采用电沉积法在氧化铟锡玻璃基板上制备了ZnO薄膜。并研究了CTAC含量对阴极电流密度、结构、表面形貌、化学态和光学性能的影响。实验发现阴极电流密度和(002)择优取向随CTAC含量的增加而增加。电沉积氧化锌薄膜的表面形貌随CTAC含量的增加由小晶粒变为纳米棒,这表明CTAC在控制表面形貌方面有很重要的作用。X-射线光电子能谱表明Zn2p3/2,Zn2p1/2,O1s的峰位分别为1020.78eV、1046.88eV和530.8eV。CTAC对电沉积的影响可能是由于CTAC的吸附作用改变了不同晶面的表面能和生长动力学。此外,研究了ZnO薄膜的光学性能,结果表明当CTAC含量为3.0mmol/L时,薄膜具有较好的透光性和紫外发射性能。添加不同含量CTAC的ZnO薄膜禁带宽度介于3.27～3.52eV。     

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。     

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。     

ZnO纳米棒的制备与表征

近年来，一维纳米材料如纳米管、纳米线、纳米棒等由于在纳米电子器件和光电子器件中的潜在应用前景而吸引了众多科研小组的兴趣。ZnO纳米材料作为一种宽带系半导体，因其可以在各种高科技产品中的应用如光催化剂、气敏元件、光电二极管、变电阻等已引起人们广泛的研究，到现在为止，许多方法用来制备一维ZnO纳米材料，如电弧法、化学气相沉积、模板法和电化学沉积等。本文用溶液法合成ZnO纳米棒，并对其进行电子显微学的观察与表征。     

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ZnO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,ZnO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30～60nm左右,其长度可达几μm.PL谱测试结果表明:在波长为280nm光的激发下,在372nm处有强的近带边紫外光发射和516nm处的较微弱深能级绿光发射.说明合成的一维ZnO纳米棒的结晶质量和光学性能优良.     

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.     

高阻ITO基板上电化学沉积ZnO薄膜的研究

利用电化学沉积法,以65±1℃的0.1mol/LZn(NO3)2水溶液作为电解质溶液,在方块电阻为118Ω/□的氧化铟锡(ITO)玻璃基板上制备了ZnO薄膜。利用扫描电镜观察了ZnO薄膜表面形貌,结果表明随着电极电势的降低或沉积时间的增加,ZnO薄膜表面颗粒的六方形结构逐渐明显。利用X射线衍射技术分析了阴极电势和沉积时间对ZnO薄膜择优取向的影响,结果表明ZnO薄膜的(002)择优取向是随电极电势的下降而逐渐减弱的,而且随沉积时间的增加(002)择优取向也逐渐减弱。透射光谱测量表明,实验所获得的ZnO薄膜在可见光范围内是透光的,平均透过率高达80%～90%,不同阴极电势下的禁带宽度均为3.5eV左右,且在阴极电势为-2.5V时,禁带宽度随沉积时间的增加而逐渐减小。     

在硅片上电沉积不同形貌的ZnO纳米结构的研究

采用简单的电化学沉积方法,通过调节电解液浓度和pH值,在硅衬底上实现了ZnO纳米结构的形貌控制。通过X射线衍射、扫描电镜和光致发光谱等表征手段对不同形貌的ZnO纳米结构进行了研究。研究发现,通过调节沉积条件,可以获得纳米棒、纳米簇丛和纳米片等不同形貌的ZnO纳米结构。其中,溶液pH值是纳米ZnO从一维结构到二维结构转变的关键因素。当pH值为12时,所获得的纳米ZnO为二维片状结构。光致发光谱显示二维ZnO纳米片的紫外本征峰相对于一维ZnO纳米棒发生了明显的蓝移,并且可见区的发光峰大大降低。这一结构将在光电器件、传感器等领域有很好的应用前景。     

ZnO纳米棒的图形化生长及其场发射特性

介绍了用氢离子注入技术和阳极腐蚀方法在硼掺杂p-(100)型硅晶片上制备图形化的纳米硅(SiNC)薄膜工艺，并在这种图形化衬底上成功生长了图形化的ZnO纳米棒. 场发射测试表明制备的ZnO纳米棒具有良好的场发射性能，即具有较低的开启电场和阈值电场，较高的发射点密度.     

Defect‐Related Emissions and Magnetization Properties of ZnO Nanorods

A clear correlation between defect‐related emissions and the magnetization of ZnO nanorods synthesized by a one‐step aqueous chemical method is demonstrated. The relative contribution of the emission bands arising from various types of defects is determined and found to be linked with the size of the nanorods and annealing conditions. When the size of the nanorods and the annealing temperature are increased, the magnetization of pure ZnO nanorods decreases with the reduction of a defect‐related band originating from singly charged oxygen vacancies ($V_{\rm o}^ +$ ). With a sufficient increase of annealing temperature (at 900 °C), the nanorods show diamagnetic behavior. Combining with the electron paramagnetic resonance results, a direct link between the magnetization and the relative occupancy of the singly charged oxygen vacancies present on the surface of ZnO nanorods is established.     

电泳法制备ZnO纳米薄膜研究

报导了一种简单而有效的制备ZnO纳米薄膜的方法。以纳米ZnO和Mg(NO3).6H2O的异丙醇溶液作为电泳膜的沉积液,采用电泳法在ITO衬底玻璃上制备了高质量的ZnO纳米薄膜,并用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、Raman谱和光致发光(PL)谱等对所制得的薄膜进行了表征。XRD表明,ZnO电泳膜是多晶膜且具有纤维锌矿结构;Raman谱和PL谱表明,ZnO纳米薄膜具有较强的紫外发射,其峰值波长为384 nm,而它的可见发射几乎观察不到,表明ZnO电泳膜是高质量的。     

氧化锌纳米结构的制备及其生长机理

将利用射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上沉积的锌膜进行热氧化后,得到一维ZnO纳米棒.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)研究了ZnO纳米棒的结构及表面形貌.实验结果表明上述ZnO纳米棒具有六角纤锌矿结构.金属Zn从SiO2基质中析出和O2发生反应在薄膜表面形成低维ZnO纳米棒.讨论了退火温度及退火时间对ZnO纳米棒形成的影响,并对其生长机制作了初步的探讨.     

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.