溶液环境对水热法制备的纳米ZnO的结构与性质的影响

摘要

氧化锌(ZnO)是一种重要的 II-VI族直接宽带隙化合物半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV,广泛应用于短波长发光二极管、荧光材料、激光器、光敏器件、紫外探测器等光电子纳米器件。同时,ZnO对生产设备要求较低,原料丰富,价格低廉,生产成本较低,其本身热稳定性能和化学稳定性能都比较好,无毒无害,是一种环境友好型半导体材料,己成为继GaN之后国际上新的半导体纳米材料的研究热点。
　　本论文主要研究以下两个部分的内容:
　　1、以醋酸锌和氢氧化钾为反应物,采用水热法制备纳米ZnO粉体,讨论了反应溶液中的乙醇含量、不同的OH―/Zn2+的摩尔浓度比等反应条件对纳米ZnO晶体的形貌和光学性能的影响,通过XRD、SEM和PL对ZnO样品的结构、形貌和光学性质进行了测试分析,并探讨了OH―/Zn2+的摩尔浓度比、乙醇和表面活性剂CTAB对纳米ZnO晶体的生长及性质的影响机制。
　　2、利用二次阳极氧化制备的多孔氧化铝膜板模板为衬底,采用脉冲激光沉积的方法在模板上生长一层多孔氧化锌薄膜,制备出了ZnO/PAA复合体系,通过SEM和PL等表征了ZnO/PAA复合体系的形貌和光致发光特性。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 ZnO的结构与性质

1.2.1 ZnO的结构[9]

1.2.2 ZnO的性质[8、14]

1.3纳米ZnO的制备

1.3.1固相反应法[8、9、26]

1.3.2化学沉淀法[8、9]

1.3.3溶胶凝胶法[27]

1.3.4水热法[27、14、28]

1.3.5磁控溅射法(MS)[29]

1.3.6分子束外延(MBE)[30、31、72]

1.3.7脉冲激光沉积法(PLD)[32]

1.4 ZnO的表征手段

1.4.1扫描电镜(SEM)[33]

1.4.2 X射线衍射(XRD)[34、75]

1.4.3 光致发光(PL)[33]

1.5本论文研究的主要内容

2改变生长条件对纳米ZnO粉体光学性质的影响

2.1引言

2.2 实验部分

2.2.1试剂与仪器

2.2.2实验过程

2.2 实验结果与讨论

2.2.1 A组样品：乙醇对ZnO性质的影响

2.2.2 B组样品：OH―/Zn2+对ZnO性质的影响

2.2.3 C组样品：最佳条件下实验结果与分析

2.2.4 水热反应中各因素的影响作用[9、10、38]

2.3本章小结

3 ZnO/PAA复合体系的发光特性研究

3.1 引言

3.2 ZnO/PAA复合体系制备过程

3.2.1多孔阳极氧化铝的制备过程

3.2.2多孔氧化铝模板表面沉积ZnO薄膜

3.3 实验结果与分析

3.3.2 PAA和ZnO/PAA复合体系的形貌

3.3.2复合体系的光致发光光谱

3.4 本章小结

4总结与展望

4.1论文完成的工作

4.2今后的展望

参考文献