三維ZnO納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其物性研究.pdf

1、隨著納米科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展，ZnO納米材料以其獨特的光電性能在催化、激光、傳感和光伏器件等方面得到了廣泛的應(yīng)用。材料的性能不僅取決于尺寸、結(jié)構(gòu)、成分，還取決于其形貌和維度，因此控制ZnO納米結(jié)構(gòu)的尺寸、結(jié)構(gòu)和形貌對其進一步的應(yīng)用具有重要的價值。同時ZnO的異質(zhì)結(jié)構(gòu)展示出優(yōu)異的光電性能。本文利用化學(xué)浴法和電化學(xué)兩種簡單的方法在不使用表面活性劑的低溫條件下制備出了大面積的ZnO納米棒陣列、花狀ZnO納米片、花狀ZnO納米棒及ZnO納米管等

2、納米結(jié)構(gòu)，研究其生長機制和熒光性能；在此基礎(chǔ)上合成ZnO/p-Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)，研究了異質(zhì)結(jié)的電學(xué)性能和紫外光傳感性能。具體內(nèi)容如下：
　　 1、通過化學(xué)浴法，在低溫95℃的條件下，p型Si襯底上合成了ZnO納米棒陣列，改變反應(yīng)溶液的pH值，研究溶液參數(shù)對ZnO形貌的影響，結(jié)果分析表明當(dāng)反應(yīng)溶液濃度為0.1M/LpH值為10.6時，ZnO納米棒為纖鋅礦結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)正六角形，陣列均勻整齊。在室溫下用波長為325nm的激光作為激發(fā)光，Zn

3、O納米棒陣列光致發(fā)光譜顯示紫外本征發(fā)射和綠色缺陷發(fā)射。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成n-ZnO納米棒陣列/p-Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)，I-V曲線表明具有明顯的整流特性，正向開啟電壓大約為2.28V，反向截止電壓高達7.5V，漏電流為0.05mA。
　　 不同襯底對納米ZnO形貌影響比較明顯：鋁片或鍍鋁的襯底上得到花狀ZnO納米片結(jié)構(gòu)或花狀ZnO納米棒結(jié)構(gòu)；Cu、Mo、Ag和ITO導(dǎo)電玻璃襯底都為棒狀結(jié)構(gòu)。結(jié)果在ZnO納米結(jié)構(gòu)的合成和器件設(shè)計等領(lǐng)域有重要

4、參考價值。
　　 2、低溫條件下，選擇性腐蝕電化學(xué)合成的ZnO納米棒，在p型Si襯底上控制合成了ZnO納米管陣列，構(gòu)成ZnO納米管陣列/p型Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)(n-ZnONT/p-Si)。ZnO納米管陣列光致發(fā)光譜顯示，在378nm處出現(xiàn)了很強的紫外發(fā)光峰，而在500nm左右存在一個較寬的綠光發(fā)光峰，表明ZnO納米管結(jié)晶較好。Ⅰ-V曲線顯示n-ZnONT/p-Si異質(zhì)結(jié)構(gòu)在紫外光照射的光暗兩種條件下都表現(xiàn)出了較好的整流特性。紫外光照射

5、下，反向電壓區(qū)電流出現(xiàn)了較大的變化，反映出n-ZnONT/p-Si異質(zhì)結(jié)有較強的紫外光響應(yīng)，因此有望成為潛在的紫外光探測器件。
　　 3、基于以上所得到的結(jié)果：同樣的條件下，A1片襯底上生長花狀的ZnO結(jié)構(gòu)。有目的的將玻璃襯底材料上濺射A1層，并調(diào)節(jié)溶液pH值，從而控制合成了花狀ZnO納米片結(jié)構(gòu)和花狀的ZnO納米棒結(jié)構(gòu)?；罴{米片結(jié)構(gòu)退火后410nm處由Zn空位引起的藍色光致發(fā)光峰消失，550nm處由O間隙引起的黃色光致發(fā)光峰增