ZnO及ZnO基纳米材料的制备与光学特性研究

摘要

纳米ZnO作为一种非常重要的宽禁带半导体纳米材料，其优良的物理和化学性能，使其受到广大研究人员的青睐。ZnO的掺杂和ZnO基复合纳米结构在诸多领域表现出非常巨大的应用潜力，具有非常广阔的发展前景。本文采用热蒸发法制备了多种形貌的ZnO纳米结构，并对比了蒸发源质量和反应温度对其影响。利用电化学沉积法成功制备出ZnO纳米棒阵列，并对其进行一系列Al3+掺杂实验；同时利用制备的纳米棒阵列作为基底成功合成了 ZnO-CdS复合纳米材料。通过XRD、EDS和FESEM对制备出的试样观察期形貌，测试了试样的Raman光谱、PL谱、UV-vis光谱，并对试样的形貌和光学性质进行了分析。
　　本文的主要研究内容和结论如下：
　　1、采用低真空热蒸发法，在1050℃~1200℃范围内，通过控制蒸发源的质量和反应温度，成功制备出带状、节状、刷头状、旗状和线状ZnO纳米材料。ZnO纳米结构的尺寸随着温度的升高而变大。蒸发源过少会导致ZnO纳米结构生长不完全。通过分析Raman光谱、PL光谱，可以发现，温度升高会使ZnO纳米结构结晶度增大，而蒸发源不足也会导致结晶度变差。
　　2、采用低温恒电流电化学沉积法，在ITO导电玻璃上成功制备出ZnO纳米棒阵列。并以ZnO纳米棒阵列为基础，通过控制Al3+浓度，成功制备出不同浓度的Al3+掺杂ZnO纳米结构。随着Al3+浓度的提升，ZnO纳米棒阵列变得稀疏无序，到最后发生根本转变成ZnO纳米花结构。通过分析试样的Raman光谱，PL光谱，我们发现掺杂浓度低时，对ZnO的晶体结构影响较小，而浓度越高，影响会越大；Al3+掺杂浓度越高，ZnO的缺陷能级也越高。
　　3、采用低温恒电流电化学沉积法，在ITO导电玻璃上成功制备出ZnO纳米棒阵列。采用低温恒电压电化学沉积，在ZnO纳米棒阵列上沉积了一层CdS纳米膜，形成ZnO-CdS异质结。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 纳米效应

1.3纳米材料的应用

1.4 氧化锌纳米材料的结构与应用前景

1.5 氧化锌纳米材料的制备表征技术

1.6 选题依据和主要研究内容

第2章 氧化锌纳米结构的热蒸发法制备及其光学特性研究

2.1 引言

2.2实验过程

2.3 试样的表征与光学特性分析

2.4 本章小结

第3章 氧化锌基纳米材料的电化学沉积制备及光学特性研究

3.1 引言

3.2 实验原料与仪器

3.3 氧化锌纳米棒阵列的制备

3.4 氧化锌纳米棒阵列的铝掺杂实验

3.5 氧化锌/硫化镉异质结的制备

3.6 本章小结

第4章 全文总结与展望

4.1 文章总结

4.2 展望

参考文献

科研成果与参与情况

致谢

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