硅和氧化鋅納米線(xiàn)的制備及光致發(fā)光特性.pdf

1、本文采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)，在不同的條件下分別制備了一維SiNWs、ZnO納米線(xiàn)及納/微米尺度的Si/ZnO異質(zhì)結(jié)。通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、掃描電子電鏡(SEM)、X射線(xiàn)衍射(XRD)、光致發(fā)光(PL)光譜等儀器和分析手段，對(duì)樣品的形貌、生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光等特性進(jìn)行了研究，取得了一些有應(yīng)用價(jià)值的研究結(jié)果。 1．采用CVD法，在沉積溫度為350、380、400℃下制備了一維SiNWs

2、。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，其生長(zhǎng)機(jī)理符合氣-液-固(VLS)生長(zhǎng)模型。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，可得到直徑可控的單晶SiNWs。結(jié)果表明，隨著沉積溫度的變化，因氣態(tài)Si原子的沉積速率和SiNWs的生長(zhǎng)速率的關(guān)系發(fā)生變化，導(dǎo)致制備出的SiNWs的形貌、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了差異。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)380℃的條件下，Si原子沉積速率與SiNWs生長(zhǎng)速率一致，使SiNWs取向性較好且單晶生長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。P醋圖表明，SiNWs在596nm處出現(xiàn)了明顯的紅光發(fā)光峰，且發(fā)光中心產(chǎn)

3、生了7 nm左右的藍(lán)移。 2．采用CVD法，以摩爾比為1∶1的ZnO和活性碳(C)的混合粉體為反應(yīng)原料，在650、750、900℃的溫度生長(zhǎng)區(qū)域，制備出了三種不同形貌的ZnO納米線(xiàn)陣列。我們發(fā)現(xiàn)，ZnO納米線(xiàn)陣列的形貌和生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)將隨著沉積溫度的變化產(chǎn)生明顯的差異。這是因溫度的升高會(huì)引起Zn和O原子過(guò)快的沉積，從而使ZnO納米線(xiàn)生長(zhǎng)速率大大增加，導(dǎo)致ZnO納米線(xiàn)陣列的形貌和生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生劇烈變化。分析研究表明，750℃的條件下制備的

4、ZnO納米線(xiàn)陣列結(jié)構(gòu)均勻，有較好的取向性。900℃的條件下，因Zn和O原子沉積速率大于ZnO納米線(xiàn)的生長(zhǎng)速率，Zn和O原子過(guò)快的沉積速率就造成了ZnO納米線(xiàn)彎曲并產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷，此條件下，生長(zhǎng)的ZnO納米線(xiàn)就沒(méi)有特定的生長(zhǎng)方向，整個(gè)陣列中的納米線(xiàn)就呈現(xiàn)相互纏繞，雜亂無(wú)章的特點(diǎn)。PL譜圖分析表明，ZnO納米線(xiàn)陣列在379.6nm和488.8nm處分別產(chǎn)生了紫外(UV)發(fā)光峰和綠光峰，紫外光發(fā)射屬于近帶邊激子躍遷，綠光峰主要是ZnO結(jié)構(gòu)中的缺