水热法生长ZnO纳米线及其表面修饰场发射特性研究

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ZnO是一种十分重要的直接带隙半导体材料,禁带宽度属于宽带隙。在室温条件下,它的禁带宽度达到3.37eV激子束缚能达到60meV,与此同时ZnO也具备着非常优良的物理性质和化学性质。这些优异的性能特点保证了ZnO半导体材料能够在光电器件、短波长发光器件、气敏传感器件和压电传感器件等相关领域有着非常巨大的应用前景。一维的ZnO纳米半导体材料,因为具有比表面积大、电子传输性能优异和化学活性高等特点,所以在压电、光探测、光催化以及以场发射为原理的显示器等领域展现出更加强大的应用潜力。但是,ZnO纳米材料本身的性能还不足以满足各种器件的需求,因此,人们希望通过对ZnO纳米材料的修饰来实现ZnO纳米材料相关性能的提升。本文主要研究了ZnO纳米尖的生长条件,然后用Ag对ZnO纳米线进行了修饰,主要工作及结论如下:(1)使用水溶液法进行ZnO纳米尖的生长,在生长ZnO纳米尖的实验过程中,主要研究了配置生长溶液时去离子水的温度对ZnO纳米尖生长的影响,结果表明,当配置溶液时去离子水的温度比较低时,生长结束后经过冷水降温后更容易生长出ZnO纳米尖。(2)对于在ZnO纳米线顶端没有生长形成纳米尖的样品进行表面修饰,我们选用Ag作为修饰材料,通过真空热蒸发法实现对ZnO纳米线表面的修饰。对修饰后的ZnO纳米线进行了相关性能的表征,与未经过修饰的ZnO纳米线相关性能进行对比。结果表明,当Ag在ZnO纳米线表面形成纳米颗粒时,样品的光吸收能力增强,但是对于光吸收性能的增强作用存在一个临界值,超过临界值后修饰量的增加会减小光吸收能力,同时场发射性能也得到加强。
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