硫?qū)侔雽?dǎo)體納米材料的控制合成微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì).pdf

1、本論文旨在探索硫?qū)侔雽?dǎo)體納米材料的制備新方法，研究微結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)機(jī)理和光學(xué)性質(zhì)。實(shí)現(xiàn)了在乙二胺——鹽酸體系及四氫呋喃體系中的溶液法控制合成ZnS納米材料，包括花樣納米結(jié)構(gòu)、單晶納米片、納米管和空心納米球，首次建立了碳熱化學(xué)氣相沉積法制備ZnS、PbS及Se的一維納米線、納米帶及其組裝結(jié)構(gòu)，并對(duì)其反應(yīng)形成機(jī)理、微結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行探討。同時(shí)采用非晶晶化法和機(jī)械化學(xué)法分別制備出具有半導(dǎo)體性質(zhì)的陶瓷及礦物納米材料，研究其微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。具體歸

2、納如下： 1.實(shí)現(xiàn)了在溶液中ZnS納米材料的形貌控制合成。在乙二胺——鹽酸體系中通過使用不同含量的鹽酸，在較低溫度下，控制合成了六方相ZnS花樣納米結(jié)構(gòu)和單晶納米片，兩種結(jié)構(gòu)均由[001]方向取向生長(zhǎng)的納米線規(guī)則組裝而成。通過考察實(shí)驗(yàn)條件對(duì)產(chǎn)物形貌影響及微結(jié)構(gòu)研究，探討了鹽酸的作用。在四氫呋喃體系中通過加入碳納米管或少量水，分別合成了立方相的多晶ZnS納米管和空心納米球，它們均由納米顆粒組成。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，碳納米管和原位產(chǎn)生的水泡分

3、別作為硬模板和軟模板，限制了納米顆粒組裝的方向和空間。所得多種形貌ZnS納米材料的光譜均出現(xiàn)顯著的藍(lán)移現(xiàn)象。 2.建立了碳熱化學(xué)氣相沉積法(CTCVD)，成功制備出ZnS、PbS及Se的一維納米線、納米帶及其組裝結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)中活性碳與ZnCl2，PbCl2或Se粉等按不同的摩爾比混合后，加熱到500-600℃，常壓下即可獲得六方相ZnS納米線及組裝結(jié)構(gòu)、Se納米線、納米帶及組裝和立方相PbS納米線和超細(xì)納米帶。ZnS和Se納米材料

4、生長(zhǎng)完好，少有缺陷，而在PbS納米線中缺陷較多，存在大量的∑17、∑5的[001]傾側(cè)晶界和∑17[001]對(duì)稱傾轉(zhuǎn)晶界。ZnS、Se及PbS一維結(jié)構(gòu)可分別用氣——固、氣——液——固及固——液——固的生長(zhǎng)機(jī)制解釋。光學(xué)性質(zhì)中藍(lán)移現(xiàn)象明顯，并觀察到Se的帶間直接躍遷與間接躍遷吸收及輻射復(fù)合發(fā)光。 3.采用非晶晶化法制備出α相Si3N4納米線和納米帶，同時(shí)得到兩種有趣的納米結(jié)構(gòu)，即線穿插六方形納米片及鏈狀結(jié)構(gòu)。各種結(jié)構(gòu)晶格完好，按不

5、同的生長(zhǎng)模式生長(zhǎng)而成。熱重分析和TEM研究結(jié)果表明，這些一維結(jié)構(gòu)的形成可用固——液——固生長(zhǎng)機(jī)制解釋。非晶顆粒前驅(qū)物和單晶一維納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)研究結(jié)果表明，激發(fā)譜的峰位有些不同，但室溫下熒光光譜有一共同發(fā)光峰，位于～433nm處，非晶前驅(qū)物在285nm激發(fā)波長(zhǎng)下還可觀察到～479nm發(fā)光。 4.采用機(jī)械化學(xué)法，通過研磨NaOH溶液中的PbCl2約2分鐘，首次獲得四方相羥氯鉛礦(laurionite)納米線與納米帶，并考察了實(shí)驗(yàn)