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文檔簡介
1、由于具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)等性能,半導(dǎo)體納米微米材料受到越來越多的關(guān)注。 人們希望通過對產(chǎn)物晶體結(jié)構(gòu)、維度、尺寸和形貌的調(diào)控進(jìn)行有價值的研究?;诖?,選擇氧化鋅和氧化亞銅這兩種非常重要的半導(dǎo)體材料,通過簡單的水熱/溶劑熱方法,探索反應(yīng)物、表面活性劑、溶劑、溫度等對形貌的影響,分別制備了形貌新穎的“冰淇淋”蛋筒、孿生“冰淇淋”蛋筒、啞鈴狀和漢堡包狀氧化鋅微晶,合成了一端開口的ZnO 孿生微管,三翅狀納米結(jié)構(gòu)的氧化鋅,空心微球氧
2、化亞銅及十八面體氧化亞銅。用X 射線衍射測定了樣品的晶相組成和結(jié)構(gòu),通過掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)觀察材料形貌和粒子大小,并用高分辨透射電鏡(HRTEM)和選區(qū)電子衍射(SAED)進(jìn)一步確定樣品的結(jié)構(gòu)。初步探討了它們的形成機理,研究了它們的光學(xué)性能。 主要研究工作如下: 第一章簡單介紹了納米材料和半導(dǎo)體納米材料,敘述了半導(dǎo)體納米材料的性質(zhì)、表征手段、制備方法及應(yīng)用。對半導(dǎo)體納米微米材料的合成現(xiàn)狀進(jìn)行了概述,重
3、點介紹了水熱法在半導(dǎo)體納米微米材料的合成中的應(yīng)用。最后,對半導(dǎo)體納米微米材料的形貌控制和機理研究進(jìn)行了闡述。 第二章主要介紹了幾種形貌新穎的納米微米ZnO 晶體的合成、表征和可能的形成機理。利用簡單的醇熱法,通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物的濃度,控制合成了“冰淇淋”蛋筒、孿生“冰淇淋”蛋筒、啞鈴狀和漢堡包狀ZnO 微晶。在水-醇混合體系中加入十六烷基三甲基溴化銨(CTAB),合成了一端開口的ZnO 孿生微管。從熒光光譜圖(PL) 可以看到,中心
4、在390nm 的紫外發(fā)光帶的峰形較窄,強度較強,而在可見區(qū)450nm-550nm 出現(xiàn)了較寬的吸收峰。從紫外可見(UV-Vis) 光譜圖可以看到樣品的吸收峰位置都在376nm,不同于塊體的激子吸收(373nm)。ZnO 微管的UV-Vis 光譜與其他三種ZnO 微晶不同,這與PL 結(jié)果是一致的。在稀氨水溶液中,制備了高產(chǎn)量、高度規(guī)則的ZnO 三翅狀納米結(jié)構(gòu)(TF-ZnO),即三片對稱相交的“翅片”共用同一“脊骨”形成的ZnO 三翅狀納米
5、結(jié)構(gòu),它們均勻定向排列在Zn 片上,自組裝成均勻的薄膜。每片翅由長0.6-1.0μm,厚50-80nm 的納米帶狀片組成。從光致發(fā)光圖譜(PL) 可觀察到一條相對銳而強,集中在385nm 處的UV 發(fā)射峰,一條寬的可見發(fā)射峰在450nm 和700nm 之間??梢姽獍l(fā)射峰主要出現(xiàn)在大約540nm 和610nm 兩處。ZnO 三翅狀納米結(jié)構(gòu)光致發(fā)光特性與一維ZnO 納米結(jié)構(gòu)以及ZnO“四腳狀” 納米棒光致發(fā)光特性相似。得到的產(chǎn)物都為
6、六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),且結(jié)晶良好。對晶體的可能形成機理進(jìn)行了初步探討,并對不同形貌的ZnO 晶體的光學(xué)性能進(jìn)行了初步研究。 第三章主要介紹了氧化亞銅空心微球和十八面體的合成、表征和可能的形成機理。同樣利用簡單的水熱法,并探討了添加劑、反應(yīng)物、溶劑、時間等對形貌的影響。在無水乙醇中,十六酸輔助控制合成了空心微球氧化亞銅。微球直徑12-15μm,球殼厚約1μm,由200-300nm 小顆粒組成。大量的實驗表明,十六酸對空心微球的形成和Cu
7、2+ 轉(zhuǎn)化為Cu+起了關(guān)鍵性作用。另外,溫度為180℃、溶劑為無水乙醇和前驅(qū)體為Cu(NO3)2·3H2O 也是必要條件。時間為6-8h 是得到Cu2O 空心微球的最佳條件。在無水乙醇和水混合溶液中,十六酸輔助合成了十八面體氧化亞銅,粒徑約2.2-3μm。該多面體有18 個面,其中6 個四邊形,12 個六邊形;32 個頂點中,有連接3 個六邊形的,和連接2 個六邊形和1 個四邊形的;一共有48 條邊,24 條邊比較長,構(gòu)成6 個四邊形,
8、剩下的24 條較短的邊三三相交在一點,形成三個相鄰六邊形的8 個交點。如文中模擬結(jié)構(gòu)圖所示(第三章圖12D)。該結(jié)構(gòu)有著和正方體一樣的對稱元素,屬于Oh 點群。對晶體可能的形成機理進(jìn)行了初步探討,并對不同形貌的Cu2O 晶體的光學(xué)性能進(jìn)行了初步研究。 第四章,對本論文的工作進(jìn)行了總結(jié)和展望。 簡而言之,研究工作主要包括對氧化鋅和氧化亞銅的形貌控制和發(fā)光性質(zhì)的研究。研究認(rèn)為,開辟半導(dǎo)體納米微米材料制備的新途徑,探索光學(xué)性質(zhì)
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