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。     

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。     

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。     

种子辅助化学法合成ZnO纳米棒及其表征

低温条件下(95℃),采用ZnO种子辅助化学反应法,成功制备了宏量直、细的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)等分析手段对纳米棒的结构和形貌进行了表征;同时还对ZnO纳米棒的形成机理作了分析;并以ZnO纳米棒作为光催化荆,对甲基橙(MO)溶液进行了光催化实验.结果表明,ZnO与Zn源的摩尔比对ZnO纳米棒的形貌影响很大,PVA通过空间位阻效应控制ZnO纳米棒的长度,ZnO纳米棒有较好的光催化活性.     

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.     

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     

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。     

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。     

籽晶层退火温度对ZnO纳米棒形貌及发光特性的影响

以不同退火温度处理后的ZnO籽晶层为基底,采用水热法生长了ZnO纳米棒阵列。对制备得到的ZnO纳米棒阵列的形貌、结构以及发光特性进行了表征,分析了籽晶层的退火温度对ZnO纳米棒阵列的形貌及发光性质的影响,发现通过调节籽晶层的退火温度,可以控制ZnO纳米棒的大小及密度,并发现在经400℃退火后的籽晶层上生长的ZnO纳米棒阵列形貌最佳,发光性能最优。     

籽晶层热处理温度对ZnO纳米棒阵列性能的影响

以不同热处理温度下制备的ZnO籽晶层为基底,采用水热法生长ZnO纳米棒阵列,对制备得到的ZnO纳米棒阵列的相结构和微观形貌以及发光特性进行了表征,分析了籽晶层热处理温度对ZnO纳米棒阵列性能的影响机理,发现在籽晶层热处理温度为450℃时,生长得到的ZnO纳米棒阵列空间取向最优,发光性能最好。     

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.     

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.     

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.     

低温SiGe/SiHBT的研制及性能分析

用MBE(分子束外延,Molecular Beam Epitaxy)生长的材料研制了在低温工作的SiGe/Si HBT(异质结双极型晶体管,Heterojunction Bipolar Transistor).其在液氮下的直流增益h_fe(I_c/I_b)为16000,交流增益β(ΔI_c/ΔI_b)为26000,分别比室温增益提高51和73倍.测试了该HBT直流特性从室温到液氮范围内随温度的变化,并作了分析讨论.解释了极低温度时性能随温度变化与理论值的差异.     

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。