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纳米棒的低温制备及表征

以硝酸锌、氨水为原料,采用低温水浴法在不同的温度下大规模制备了团簇状ZnO纳米棒,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)、X射线衍射(XRD)、室温光致发光(PL)等手段对ZnO纳米棒进行了表征.SEM结果表明,环境温度对ZnO的形貌和性质有很大的影响,随着温度增加,ZnO长径比越来越大,当温度为90℃时ZnO的平均直径100 nm,长度约为5 μm;EDX和XRD图谱表明,ZnO纳米棒是高纯的六角纤锌矿结构;对90℃条件下制备的ZnO进行光致发光性能测试,观察到波长位于423 nm附近有较强的蓝光发射.     

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.     

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。     

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。     

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。     

AZO种子层朝向对ZnO纳米棒形貌和发光特性的影响

在水平管式炉中,采用热蒸发锌粉的方法,在镀有掺铝氧化锌(AZO)薄膜的石英基片上制备了大量高密度的ZnO纳米棒,AZO膜面分别正对和背对锌源。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及荧光光谱仪分析AZO膜面朝向对ZnO纳米棒的形貌、微结构及光学性能的影响。结果表明,不同朝向的AZO膜面上所生长的纳米棒具有相似的形貌和微结构。保温时间10min样品的氧空位的缺陷态发光为绿光,强度较强;保温时间15min样品的纳米棒长度较长、相对垂直衬底,其近带边发光较强,氧间隙的缺陷态发光较弱。正对锌源衬底上且保温时间15min样品的近带边发光最强,且缺陷态发光最弱。     

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.     

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.     

ZnO纳米颗粒薄膜的制备及其光学特性

采用化学回流法制备了3种不同粒径的ZnO纳米颗粒,然后旋涂在ITO玻璃衬底上,形成样品a、b和c3种ZnO纳米颗粒薄膜.场发射扫描电子显微镜(FESEM)结果显示,3种样品晶粒都呈颗粒形状,形成的薄膜较平整,平均晶粒尺寸分别为(φ)5 nm、(φ)25 nm和(φ)40 nm.X线衍射(XRD)结果表明,ZnO纳米颗粒为多晶六方晶系纤锌矿结构.样品a、b在可见光区有很少的光吸收,在紫外光区有很强的吸收,而由于纳米颗粒的直径较大,样品c在紫外和可见光区都存在很强的吸收.室温下的光致发光谱表明,样品a有一个近带边(NBE)紫外发射峰和蓝光发射峰,样品b、c出现一很宽的深能级缺陷相关的可见光发光带,这说明3种薄膜都存在大量的本征缺陷.     

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.     

同质缓冲层对ZnO薄膜光学性质的影响

利用射频磁控溅射技术,在单晶硅衬底上生长出高质量(0002)晶面取向的ZnO外延薄膜。通过XRD、AFM、吸收光谱、光致荧光发光谱的实验研究,发现加入适当厚度的、低温生长的ZnO同质缓冲层,可有效降低晶格失配和因热膨胀系数不同引起的晶格畸变。在衬底温度200℃、沉积时间5min的ZnO缓冲层上,以450℃衬底温度溅射ZnO薄膜主层,得到的ZnO样品的晶体结构、表面形貌和光学性质均有较明显的改善。     

Bi掺杂ZnO籽晶层生长纳米ZnO薄膜性能研究

采用溶胶 凝胶法制备得到不同浓度Bi3+掺杂ZnO籽晶层,又进一步采用水热法合成了六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒。通过X线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、光致发光（PL）谱等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行测试和表征。结果表明,在不同浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上生长纳米ZnO薄膜,ZnO的晶体结构没有改变,均为六方纤锌矿结构,且(002)晶面的峰强明显高于其他晶面的峰强值;在FESEM电镜观察下发现,不同掺杂浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上水热生长的纳米ZnO薄膜均为纳米棒状。PL光谱显示随着Bi掺杂量增加,样品的近紫外发射峰和晶格缺陷峰等峰值明显增大,且有红移现象产生。其中禁带宽度随着Bi掺杂量的增大而减小,说明Bi3+可以有效地调节ZnO的禁带宽度。     

ZnO纳米棒的电沉积生长方法研究

用含有硝酸锌(Zn(NO3)2)和六次甲基四胺(HMTA,C6H12N4)的电解液,在低温环境下采用阴极电沉积法在ITO玻璃上成功合成了氧化锌(ZnO)纳米棒阵列。系统研究了电压、前驱物(Zn2+)浓度、温度和种子层等参数对ZnO纳米棒形貌结构的影响,实现了ZnO纳米棒的可控制备。结果表明,在有种子层的情况下,当电压为-0.9V、Zn2+浓度为0.01M、温度为75℃条件下生长的ZnO纳米棒c-轴择优取向好、尺寸均匀(80~100nm),且在380~750nm的可见光波长范围内的透射率达到80%。     

ZnO纳米晶的发光性质

研究了量子限域体系下ZnO纳米晶随尺寸变化的发光性质。吸收边随着颗粒尺寸减小发生持续的蓝移。光致发光光谱包含两个发光峰：一个是紫外激子发射,另一个是处于绿光区的杂质或缺陷发射,均受量子限域效应调制。带边发射相对于吸收峰的Stokes移动随着颗粒尺寸减小而增大。选择激发实验发现光致发光强烈依赖于激发能。     

溶胶-凝胶法制备Co,Cu共掺杂ZnO薄膜 结构及光学特性

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了纯ZnO薄膜和高浓度Cu掺杂的Co,Cu共掺ZnO(Zn0.90CoxCu0.1-xO,x=0.01,0.03,0.05)薄膜。扫描电镜观察到无论是纯ZnO还是掺杂ZnO薄膜表面都有均匀分布的颗粒,但是在Cu含量较高时均匀性更好。X射线衍射揭示所有样品都具有纤锌矿结构,但是Cu掺杂量的增加使晶格常数略有减小,而晶粒尺寸却略有增大。XPS测试结果表明样品中Co离子的价态为+2价和+3价,Cu离子的价态为+2价和+1价共存。室温光致发光测量在所有样品中均观察到较强的紫外发光峰、蓝光双峰和较弱的绿光发光峰。     

热氧化法制备ZnO薄膜及其特性研究

用热氧化金属Zn膜的方法在Si(111)衬底上制备ZnO薄膜。X射线衍射结果表明,500℃氧化的样品的结晶性能最好。随氧化温度的升高,薄膜内的应力方向在450~500℃之间发生转变,从沿c轴的张应力变为压应力。500℃氧化的样品的室温光致发光(PL)谱中,紫外峰的半高宽为94.8meV,其强度与深能级发射强度之比高达162。氧化温度超过700℃后,样品的PL谱以深能级发射为主,对此现象产生的原因进行了讨论。