利用水热法在改型的硅衬底上制备氧化锌微纳米中空结构膜的研究

摘要

氧化锌(ZnO)作为一种典型的Ⅱ-Ⅵ族直接带系宽禁带半导体材料，是近年来研究最为广泛的半导体材料之一。高达到3.4eV的禁带宽度，使其具有优异的短波长发光能力;高达60meV的激子束缚能，使其成为最具潜力的室温蓝紫光发射材料。除了光电性能之外，优异的气敏、压电、透明导电特性使得其成为各个领域研究的重点。
　　从微观上讲，ZnO具有形状各异的丰富的纳米结构。例如，纳米线、纳米棒、纳米管、纳米环、纳米片、纳米花等。在这些结构中，尤其是中空结构，最是人们所希望获得的。因为它不但具有优越的光、电、热和机械性能，而且因其所具有的多孔性和大的比表面积，已逐渐获得了广泛应用。从宏观上说，在ZnO的研究和应用中，薄膜是其主要的形态结构。具有微纳米结构的氧化锌薄膜材料，由于具有量子尺寸效应、表面效应等，而表现出不同于常规材料的特殊物理化学性能，成为材料领域研究的重点。
　　然而，人们所制备出的氧化锌薄膜大多是由微纳米级别的实心颗粒所组成，性能不如具有多孔性和大的比表面积的中空结构好，并且全部都是呈现c轴择优取向生长，这在一些实际应用上受到了一定的限制。
　　基于目前研究中所出现的问题，本课题详细分析了微纳米结构阵列与薄膜之间关系，采用了一套全新的思路来制备a轴择优取向的ZnO结构薄膜。尝试从实验出发，采用改型后的硅(110)作为生长衬底，利用新颖的微乳水热方法在“V

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 ZnO微纳米结构的发展及研究现状

1．3 ZnO薄膜的研究现状

1．4 ZnO薄膜的特性及应用

1．5 ZnO微纳米结构和薄膜的制备方法

1．6 本文的研究内容及意义

第2章 实验与原理与方法

2．1 引言

2．2 ZnO晶体结构和特性

2．2．1 ZnO晶体结构

2．2．2 ZnO晶体特性

2．3 实验方法

2．3．1 湿法刻蚀

2．3．2 水热法

2．3．3 反胶束微乳液法

2．4 化学试剂及设备

2．4．1 化学试剂

2．4．2 设备

2．5 分析手段及基本原理

2．5．1 X射线衍射

2．5．2 扫描电子显微镜

2．5．3 原子力显微镜

第3章 单晶Si(100)衬底表面改型的优化

3．1 引言

3．2 “V”型槽刻蚀的改进和优化

3．2．1 去除光刻胶的改进

3．2．2 衬底放置方式的改进

3．2．3 水浴温度的优化

3．2．4 清洗试样的优化

3．2．5 优化后的实验步骤

3．3 结果与讨论

3．3．1 刻蚀前清洗的优化对去除光刻胶的影响

3．3．2 衬底放置方式的优化对刻蚀形貌的影响

3．3．3 水浴温度的优化对刻蚀时间的影响

3．5 本章小结

第4章 “V”型槽上制备氧化锌微纳米中空结构膜的探索

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 反应衬底的预处理

4．2．2 前驱溶液的配置

4．2．3 水热反应

4．3 结果与讨论

4．3．1 水热时间的影响

4．3．2 冷却速度的影响

4．3．3 溶胶含量的影响

4．3．4 CTAB含量的影响

4．3．5 PH值的影响

4．3．6 生长机制的探讨

4．4 “V”型槽上制备氧化锌中空微纳米结构膜的初步探索

4．4．1 种子层的制备

4．4．2 种子层对“V”型槽上制备氧化锌中空微纳米结构阵列的影响

4．4．3 连续水热对“V”型槽上制备氧化锌中空微纳米结构膜的影响

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢