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.     

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。     

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     

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。     

两步法生长ZnO纳米棒的结构及其发光特性

应用两步法在玻璃衬底上制备了高度取向的ZnO纳米棒,并研究了衬底和反应时间等参数对其结构及发光特性的影响。从样品的扫描电镜(SEM)图中发现,利用脉冲激光沉积(PLD)方法在玻璃衬底上生长一层ZnO薄膜作为修饰层,可以明显提高水热法生长的ZnO纳米棒的结晶质量。样品的SEM和光致发光(PL)谱表明,在有ZnO修饰层的玻璃衬底上生长的ZnO纳米棒分布均匀,排列致密,取向性好;缺陷发光的发光强度约是激子发光峰的2倍,且随着反应时间增长,样品的缺陷发光增强而激子发光减弱。     

温度起伏对ZnO纳米晶体形貌的影响

用退火法在玻璃衬底上生长ZnO籽晶,然后将衬底置于醋酸锌和六亚甲基四胺溶液中,分别对溶液温度和物质的量浓度进行调控,生长了棒状、片状和菊花状等多种形态的纳米晶体.采用X射线衍射仪分析了纳米晶体的结构及择优生长和排列特征,用扫描电子显微镜观察了纳米晶体的形貌,研究了生长温度的起伏和溶液物质的量浓度的变化对ZnO纳米晶体形态的影响.结果表明,ZnO纳米晶体生长过程中溶液物质的量浓度的变化对纳米晶体形态的影响很小,而温度的起伏对纳米晶体的形态起到了至关重要的作用.     

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。     

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。     

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.     

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     

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。     

Substrate effect on morphology and photoluminescence from ZnO monopods and bipods

A simple wet chemical bath deposition has been successfully deployed to fabricate zinc oxide (ZnO)nanostructures. For substrate free growth, the nanostructure is spindle like monopods. But when the nanostructures grow on the glass and quartz substrates, they are bipods (two monopods joined together base to base). Variation in the size of the spindles of the monopods and bipods and the particle size was observed due to the strain exists in the thin film due to lattice mismatch at the interface of the thin film and the substrates. The X-ray diffraction (XRD) and selected area diffraction results confirmed the hexagonal unit cell structures of the monopods and bipods. Also the growth rates of various planes are different and the growth is anisotropic. The substrate free grown monopods show visible photoluminescence (PL) at 421 nm. But the emission gets shifted by 3 and 6 nm for ZnO thin film deposited on quartz and glass substrates respectively due to interfacial strain. In case of ZnO on quartz substrate a strong ultra-violet (UV) peak was observed at 386 nm due to band edge transition. These emissions are also accompanied by few weaker emission peaks due to various defect related transition.     

Effect of pH on the properties of electrochemically prepared ZnO thin films

Zinc Oxide (ZnO) thin films have been electrochemically deposited on fluorine doped tin oxide (FTO) coated glass substrates from an aqueous electrolyte. Deposition potential −0.96 V was optimized by cyclic voltammetry experiment for slow scan rate 5 mV/s with moderate agitation of electrolyte. The effect of pH on the electrodeposition of ZnO is studied by cyclic voltammetry, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), optical spectroscopy and photoelectrochemical I-t transient characteristics. It is revealed that the pH of the electrolyte has significant influence on the surface morphology and structural properties. Highly crystalline ZnO layers with hexagonal crystal structure deposited for all pH of the solutions. A systematic shift observed in the reflections (002) and (101) is correlated with an effective tensile strain developed in the crystal lattice. A remarkable improvement in the crystallinity was noticed in the as-deposited ZnO samples with increasing pH and upon heat treatment. Optical direct band gap ~ 3.26–3.33 eV and transmittance ~70 −80% was measured by optical spectroscopy. PL measurement showed the band edge emission at 375–382 nm and a visible light emission at 410–550 nm. The intensities of emission peaks are found to be affected by the pH of bath. The compact, densely packed and well adherent thin films of ZnO electrodeposited in zinc nitrate bath for pH 2.0, 3.5 and 6.0. The surface morphology has been changed from granular to disc shaped and finally a large hexagonal sheets were obtained with an increase in the pH of bath. Nearly stoichiometric ZnO thin films are electrodeposited at −0.96 V versus Ag/AgCl reference electrode for pH 6.0. The photoelectrochemical (PEC) measurement (I-t transient curve) shows the enhancement in photocurrent with increasing the pH of zinc nitrate solution. After heat treatment the photocurrent is increased by 54%, 98% and 130% in the samples deposited from 2.0, 3.5 and 6.0 pH of the bath. I-V measurements were further confirmed the current enhancement in all samples after heat treatment.     

氧化锌纳米棒中自发辐射的回音壁模腔增强

应用气相传输法制备了氧化锌纳米线和具有六方对称截面的纳米棒,利用电子扫瞄显微镜,X-射线衍射仪等进行形貌与结构表征。室温下,用355nm激光脉冲,以260 W/cm2相同光强激励条件,分别测量其光致发光(PL)谱,在棒状样品中发现393nm有发光峰,而线状样品是在382nm处。二者相比,棒状样品的紫光波段自发辐射光强增加、频谱展宽、中心波长红移和绿光波段辐射被显著抑制。基于半导体材料的能带理论、激子复合发光理论和费米黄金定则等,对样品PL谱差异原因进行理论分析,结果表明上述现象源于棒状样品中回音壁模谐振腔(WGMRs)的自发辐射增加。利用强激励条件下样品光致发光谱,验证了实验结果与理论分析结果较好吻合。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶 Zn O薄膜 .在室温下进行光致发光测量 ,观察到明显的紫光发射 (波长为 4 0 2 nm )和弱的紫外光发射 (波长为 384 nm ) .紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁 ;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁 .随着光激发强度的增加 ,紫光发射强度超线性增强 ,且稍有蓝移 ,而紫外光发光强度则近似线性增加 .在氧气中高温退火后 ,薄膜结晶质量明显提高 ,紫光发射强度变弱 ,紫外光发射相对增强 .     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.