氮掺杂ZnO纳米晶制备及其微结构和光学性质研究

摘要

ZnO具有六角纤锌矿结构，是一种新型的Ⅱ—Ⅵ族宽禁带直接带隙半导体材料，在室温下带隙宽度为3．37eV，具有较高的激子束缚能（60meV），在室温下有高效的激子发射和紫外发光。ZnO与GaN有很多相似性质，室温下激子稳定，更利于实现高效率的发光器件。 本文以醋酸锌为锌源，以六次甲基四胺（HMT）为氮源，通过水热法制备了氮掺杂ZnO纳米晶。通过X射线衍射谱、扫描电镜、光致发光和吸收光谱研究了氮掺杂ZnO纳米晶的微结构和光学性质。结果表明：所得氮掺杂ZnO样品的X射线衍射峰都是与纯ZnO样品的相对应，所得样品都具有六角纤锌矿结构；扫描电镜结果可以看出，所得样品都是厚度为15-25nm的纳米晶薄片，微结构没有随氮浓度增加有所改变；随着反应中氮浓度的增加，而光致发光谱中Iuv/Ivis先增加再降低，在2％氮掺杂时晶体结晶性最好；吸收光谱中可以观察到样品在紫外的自由激子吸收峰。

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第一章引言

1.1研究背景

1.2氧化锌基本性质

1.3纳米材料的特性

1.3.1小尺寸效应

1.3.2表面效应

1.3.3量子尺寸效应

1.3.4宏观量子隧道效应

1.4本论文研究的目的

第二章样品制备与表征方法

2.1样品制备方法

2.2实验试剂

2.3样品的表征方法

2.3.1 X射线衍射原理

2.3.2扫描电子显微镜

2.3.3光致发光[30]-[34]

2.3.4吸收和透射光谱[35]

第三章氮掺杂ZnO纳米晶微结构及其光学性质

3.1 X射线衍射谱分析

3.2扫描电子显微镜分析

3.3光致发光谱分析

3.4吸收谱分析

第四章结论

参考文献

致 谢