低溫水溶液法制備Zn1-xMgxO納米棒及其性能研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種極具潛力的寬禁帶半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度在常溫下為3.37eV，激子束縛能相對較大，為60meV。因此，ZnO被視為制備紫外探測器、紫外激光器等紫外波段光電器件最具有潛力的半導(dǎo)體材料之一。一維的ZnO納米材料具有比表面積大，單晶性相對較好等多項優(yōu)點，因此近年來對ZnO納米材料的研究越來越成為熱點之一。同時，對ZnO進行金屬元素的摻雜能夠有效調(diào)節(jié)其禁帶寬度，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域和范圍，因此，ZnO納米材料的摻雜研究備受關(guān)注。

2、近年來，不斷有關(guān)于ZnO納米材料摻雜的研究進展報道，然而比較常用的生長方法比如說，脈沖激光沉積(PLD)、金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、電化學(xué)沉積等設(shè)備都比較昂貴，并且對于操作人員來說過程比較復(fù)雜，因此探索一種成本低廉，溫度較低，并且操作簡單易行的摻雜方法成了一大研究熱點。
　　本文采用低溫水溶液法在硅(Si)襯底上生長出鎂(Mg)摻雜的ZnO納米棒(ZnO∶Mg)。首先利用了磁控濺射法，通過控制各項參數(shù)長出了一層厚度適中的

3、ZnO籽晶層，然后再利用低溫水溶液法通過控制Mg的摻雜濃度生長出了不同的ZnO∶Mg納米棒。
　　采用掃描電子顯微鏡(SEM)表征了樣品的形貌，結(jié)果顯示隨著Mg摻雜濃度的增加，ZnO納米棒的尺寸逐漸減小，這說明了Mg的摻雜影響了納米棒的生長過程。使用光致發(fā)光(PL)譜對樣品的光學(xué)性質(zhì)進行了測量與表征。結(jié)果表明，三種樣品都只有非常強的近帶邊發(fā)射(NBE)峰，不存在與深能級缺陷相關(guān)的發(fā)射峰，這說明三種樣品的結(jié)晶質(zhì)量都較好。同時，對比三

4、種樣品的PL譜，發(fā)現(xiàn)隨著Mg的摻入，其NBE峰位出現(xiàn)了很明顯的藍移現(xiàn)象，說明由于Mg的摻雜有效地調(diào)節(jié)了樣品的禁帶寬度。并且，半峰寬(FWHM)的變寬也說明Mg的摻雜影響了樣品的晶體質(zhì)量。還用X射線衍射儀對樣品結(jié)構(gòu)進行了表征，結(jié)果顯示Mg摻雜樣品的衍射峰位較之無摻雜的樣品稍有增大，生長取向性也變差。測試與分析結(jié)果均表明:Mg確實被摻進了樣品的納米棒之中且主要以Mg替位(MgZn)的形式存在，但是Mg的摻入也會在一定程度上降低納米棒的晶體質(zhì)