ZnO纳米结构形态调控与表面光电性能研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w3cnet
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
氧化锌(ZnO)是一种重要的宽禁带半导体功能材料,室温下能带带隙为3.37eV,激子束缚能高达60 meV,远高于其它宽禁带半导体材料(如:GaN为25 meV,ZnSe为22 meV)的激子束缚能,是室温热能的2.3倍(26 meV),因此ZnO中的激子能够在室温下稳定存在,另外由激子-激子散射诱发的受激辐射的阈值要比电子-空穴等离子体复合的受激辐射阈值低,ZnO有望用于在短波长发光二极管、半导体激光器、紫外探测器、太阳能电池、高频和大功率器件。另外,ZnO还具有制备工艺简单,能带及导电类型易调控和无毒无污染等优点。ZnO由于其晶体具有极性特征,导致了其丰富的纳米形态,诸如纳米线(棒)、纳米管、纳米带、纳米片、纳米环、纳米花、纳米螺旋结构等,不同的结构各有其特定的用途,使得ZnO的形貌和结构控制具有重要意义。ZnO与硫能产生强的相互作用,可以作为硫的吸附剂使用。本研究将含硫化合物应用到ZnO的制备过程中,不仅在一定程度上实现了对ZnO的形核、生长和形貌的控制,而且获得了一些新型的复合纳米结构,同时有针对性地对有关体系的荧光发射性能、表面光电压和光电流性能和电荷转移机理进行了研究,内容包括以下几方面:(一)、以十二烷基硫醇为代表研究了直链硫醇(CnH2n+1SH,n=5,6,8,10,12)在硝酸锌。六次甲基四胺水热合成ZnO过程中对形态结构的影响,用X-射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜、荧光光谱等技术对得到的纳米结构进行了全面的表征。实验事实证明:在反应过程中反应体系分为两相,硫醇相和水溶液相。ZnO在水相中成核,与水相中溶解的十二烷基硫醇作用后因疏水作用而被萃取到硫醇相中,进而使ZnO的生长停止。通过高温烧结硫醇相中的ZnO前驱体,可以得到ZnO的纳米颗粒。减小硫醇的烷基链的长度,反应现象与采用十二烷基硫醇基本一致,但硫醇的疏水性降低,在水相中的溶解度增大,导致萃取过程变慢。采用戊硫醇时体系不再分相,反应得到了一种类八面体形的特殊结构单元。这是第一次在实验上捕获到八面体的ZnO结构单元的实例,对ZnO形貌的生成与演化的研究具有重要意义。在此基础上,本文研究了十二烷基硫醇对锌箔-甲酰胺反应体系的影响,发现在硫醇作用下,锌箔表面通过自组装的方式得到ZnO的纳米片状和鸟巢状纳米结构。高分辨电镜显示ZnO纳米片的表面由很多不同晶面的纳米颗粒组成。(二)、在水热合成条件下,利用硫代硫酸钠与锌箔反应,得到了硫掺杂的多孔弧形ZnO-S纳米线,纳米线的长度可达微米级。通过二次生长,硫代硫酸钠溶液将ZnO纳米棒阵列转变成了ZnO纳米叶阵列。通过改变锌源和反应条件,在较低温度下(65℃)得到了纤锌矿型的ZnS纳米颗粒,这是目前报道的在常压下得到纤锌矿结构ZnS的最低温度。在同样的反应体系中,通过改变反应条件可以实现对ZnS纳米颗粒的尺寸和晶相控制。通过表面光电压谱与相位的关系,判定纳米ZnS的导电类型为n-型;采用表面光电流谱与场诱导表面光电压谱相结合的研究手段,建立了光电流与场诱导表面光电压之间的内在联系。(三)、通过将巯基功能化的苝酰亚胺与ZnO原位组装,制备了苝酰亚胺/ZnO有序复合体系。表面光电压谱研究表明,复合体系可以显著提高载流子的分离效率,光伏响应呈数量级的增长。复合体系的荧光光谱测试发现苝酰亚胺的荧光显著淬灭,证明发生了从苝酰亚胺到ZnO的光致电荷转移。电子结构研究结果表明ZnO与巯基苝酰亚胺之间的能级匹配,有利于实现电荷转移。(四)、通过AAO模板制备了含ZnO相的锌铝水滑石,研究了模板孔径对水滑石形貌的影响。对得到的水滑石退火前后的表面浸润性进行了测试,发现接触角从122°减小到65°,研究表明层间阴离子的消失是浸润性发生显著变化的原因。光声光谱研究发现AAO模板的纳米孔隙对光声信号有明显的增强作用,增强作用与孔径成反比。
其他文献
动词的句法搭配能力是指动词与扩展成分在一起组合的能力。并且这种能力是动词全部形式聚合体所共有的。俄语动词的句法搭配能力是动词本身所固有的一种潜在搭配特征,这种潜在
盾构隧道施工经常会穿越各种既有建筑物,因此,保证既有建筑物的正常使用及隧道施工的安全是盾构隧道施工的重中之重。以宁波地铁双线盾构隧道近距离下穿钢筋混凝土U形公路为
目的总结分析1例先天性弥漫型动静脉瘘患者的诊治经验,为复杂的先天性动静脉瘘提供临床诊治思路。方法对我院一例先天性弥漫型动静脉瘘进行临床症状体征的分析。结果对复杂的
去年10月底,索尼日本官方网上的一条消息让数字世界评测室上下兴奋不已。索尼公司推出了一款仅重898g的新产品——型号为TYPE G的12.1英寸笔记本电脑,一下子摘取了全球重量最
<正>行业用语,是社会方言词的一个方面.在某些语言学著作中,也有归入社会习惯语,归入专业词,或者单独列为一类的.由于行业用语的通行范围比较狭窄,因而对它的研究和它的规范
[摘要]目的:探讨联合入路双钢板固定治疗胫骨平台外侧、后外侧双柱骨折临床疗效及运用体会。方法:对2008年2年-2011年3月的27例SchatzkerⅡ型胫骨平台外侧、后外侧双柱骨折采用
<正> 通过将Cisco IP电话与联系中心解决方案进行结合,Cisco IP ContactCenter(IPCC-Cisco IP联系中心)提供了一整套出色的产品,允许使用Cisco IP电话的坐席接收时分多路复用
关于碳纳米管/铝基复合材料的研究虽然取得了一定进展,但是一些最基本的问题目前并没有真正得到解决,主要是:(1)碳纳米管在铝基复合材料合成过程中的化学稳定性问题;(2)碳纳
啤酒大麦新品种的选育和研究,随着啤酒工业和麦芽工业的迅速发展,得到了发展。在“七&#183;五”期间,被列入国家攻关课题。目前,已形成了国家攻关课题,全国大麦育种协作组,中
集体教学活动是发展幼儿核心素养的重要教学模式。幼儿园集体活动作为幼儿教学活动至关重要的一部分,既是幼儿获取知识、培养价值情感的主要过程,也能实现师幼互动,升华幼儿