氧化锌种子条带沉积的弯月面调控及纳米线阵列的生长机制研究

摘要

氧化锌是II-VI族半导体材料，拥有直接带隙宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV,因其具有独特的光学性质，压电性质，磁特性以及能带调节能力而备受关注。目前，制备氧化锌的方法虽然很多,但其实各有优缺点。考虑到用溶液法制备氧化锌种子，不需要复杂设备,成本低，无需较高的反应温度,制备过程简单有效且无污染,非常适合我们进一步的研究工作。
　　本实验用溶液法结合间歇式提拉法的方式在玻璃衬底上提拉条纹状氧化锌种子层，在制备种子层的过程中，涉及到三相交界处弯月面宏观和微观变化对制备种子的影响，本实验用CCD显微观察装置来对弯月面在提拉过程中的静态图像和动态变化进行观察，分析与研究提拉法中所涉及到的几个相关实验参数对弯月面宏观变化的影响，了解了种子颗粒在衬底上的沉积规律后，本实验通过溶液法结合间歇式提拉法的方式在衬底上制备条纹状氧化锌种子层，并对其进行相关的表征与分析。结合氧化锌种子的制备现状，本论文主要做了以下几方面的工作：
　　首先，用CCD显微观察装置从多角度多方面对弯月面的静态图像进行分析与研究。在此过程中我们先对CCD显微观察装置所对应的物距、像距、视场大小、图片尺寸、景深及其光学成像原理做了系统的分析；然后从多角度对弯月面拍摄，对所拍摄到的弯月面及存在的影响因素进行分析验证；最后将表面改性后的衬底以及其它材料在液体中形成的弯月面与裸衬底在液体中所形成的弯月面进行对比分析，了解不同材料在液体中形成的弯月面不同的内在原因。
　　其次，用CCD显微观察装置观察提拉过程中弯月面的动态变化，分析研究间歇式提拉法所涉及到的相关实验参数在提拉过程中对弯月面动态变化的影响，了解在玻璃衬底上提拉条纹状氧化锌种子条带时种子颗粒在衬底上的沉积机理。
　　再次，本实验通过溶液法结合间歇式提拉法的方式在衬底上制备条纹状氧化锌种子层，并对其进行相关的表征与分析。
　　最后，将沉积条纹状氧化锌种子层的衬底放在等摩尔浓度的硝酸锌和六次甲基四胺的去离子水溶液中恒温生长一定时间，并用光学显微镜，扫描隧道电子显微镜，X射线衍射仪，紫外可见分光光度计和荧光光谱仪对样品的形貌结构及生长状况进行表征与分析。SEM结果表明，生长所得产物为六方纤锌矿结构氧化锌，分布直径在100nm左右。XRD表明氧化锌纳米线/棒阵列沿着[001]方向的择优取向生长，而且结晶度高。紫外可见表明阵列在350nm附近具有较强的吸收峰。PL表明在380nm附近具有较高的紫外发光峰，可见光区无发光峰说明样品缺陷少。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2. 氧化锌的结构及性能应用

1.3 氧化锌纳米阵列的制备方法

1.4研究意义及主要内容

2 弯月面的静态图像的分析与研究

2.1 初步制作装置观察玻璃在水中形成弯月面的静态图像

2.2 研究与分析装置改进后弯月面的静态图像

2.3 从多方面多角度对弯月面的静态图像进行研究与分析

2.4 多角度拍摄静态弯月面并对其进行分析验证

2.5 两块在液体中形成弯月面的玻璃相互靠近时对彼此所形成的弯月面的影响

2.6 玻璃上粘贴小规格的其它材料观察同一块衬底上不同地方的弯月面的变化情况

2.7 不同材料在液体中所形成的弯月面

2.8本章小结

3提拉过程中弯月面动态变化的分析和研究

3.1 3倍和4.5倍显微观察装置所观察到的弯月面的对比图

3 .2 调节实验参数观察提拉过程中弯月面的动态变化

3.3 提拉过程中的钉扎效应对实验的影响

3.4 弯月面附近的动力学特征

3.5 本章小结

4 条纹状种子的工艺制备

4.1 氧化锌种子的制备

4.2 实验参数与条纹状种子层图像分析

4.3 种子液锌盐和铜盐不同配比的种子条带的图像分析

4.4 本章小结

5氧化锌纳米阵列的生长

5.2 氧化锌纳米阵列生长的分析与表征

5.3 本章小结

6 总结与展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢