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纳米材料由于具有体相材料所不具备的新奇的光学、电学以及磁学等性质,所以引起了人们广泛的研究和关注。本文对一些半导体材料从制备到物性进行了系统的研究,主要的结果如下:
在管式炉中,利用碳热还原反应,在开放的环境下,制备出了具有良好光学性质的ZnO纳米线,这些纳米线没有表面态的发光存在。高分辨电镜显示ZnO纳米线是由5nm的ZnO的小颗粒组成的。利用稳态的He-Cd激光器的325nm的激光线,观察到了ZnO纳米线的受激发射现象,得到了目前所报道的最低的激发阈值。本文认为这种受激发射与激子的相互作用和巨振子强度相关。
首次研究了ZnO棒的绿光波导行为,并利用近场扫描光学显微镜的远场和近场系统我们观察到了绿光波导在ZnO单晶棒中的空间分布,这是以前文献所没有报道过的。同时我们对产生绿光波导的机制进行了研究,我们认为绿光波导的产生原因与ZnO单晶棒的表面态的发光有关。对ZnO棒的绿光波导的研究对于将来的微光电子器件具有重要的研究价值。
通过在马弗炉中改变盛放样品的小石英管的形状,得到了在小石英管的不同的位置处存在着不同形貌的ZnO纳米结构,这种方法区别与在管式炉中,通常利用不同的温区,在密闭的环境里,在通气流的情况下制备ZnO不同形貌的纳米结构的方法。这种在马弗炉中不需要通气流,也不需要密闭,在基本恒温的区域里得到了不同形貌的ZnO纳米结构。这种新的制备不同形貌的方法具有非常经济、简单的特点,而且这种制备方法还是首次被报道。
合成了表面包覆油酸的CdS纳米晶的聚集体。这些CdS纳米晶聚集体显示出不同于单分散体系CdS量子点的非常有意思的光谱行为。这种聚集的现象可以通过用HRTEM和紫外可见吸收光谱和荧光光谱来进行观察。光谱测量表明在本征带边之上和之下由于激子间的相互作用而导致新的吸收和发射现象。这个实验结果将帮助我们理解量子点中自组织结构的激子凝聚现象。
利用溶剂热方法,通过改变参加反应的溶剂本文分别合成了花状和蒲公英状CuO纳米结构。利用扫描电子显微镜,X射线衍射以及喇曼光谱,本文研究了这两种形状的CuO的形貌以及晶体结构的性质。本文发现蒲公英状和花状的CuO纳米结构是来自于不同尺寸的CuO的晶粒。这两种CuO纳米结构的形貌尤其是花状的CuO纳米结构文献还没有报道。这两种新奇的形貌可能对将来的催化、太阳能转换以及气敏器件具有重要的应用价值。