低维ZnO纳米材料的合成及其器件研究

摘要

ZnO纳米材料在光电方面的诸多优点,加之其制备方法多样,在表面声学波器件、压敏和气敏传感器、太阳能电池、发光二极管等领域的应用潜力巨大。本论文针对ZnO纳米材料中研究应用最多的两类材料:ZnO纳米颗粒、ZnO纳米线,分别进行了材料合成分析,已经器件应用研究。主要包括:
　　(1)通过水热法合成三种不同形貌ZnO纳米颗粒,通过简单制膜方法制备成了在PDMS柔性衬底上的紫外光探测器件。对器件性能进行测试和分析后,根据ZnO对紫外光响应机制的研究,选取RGO作为修饰材料,对ZnO进行修饰。通过研究不同质量比RGO与ZnO复合发现,RGO在与ZnO复合过程中形成一定化学键能并能快速导走ZnO光激发形成的电荷。获得了性能最为优越的质量比为0.05％RGO/ZnO复合材料紫外光探测器件。
　　(2)通过两步CVD法合成了ZnO/ZnSxSe1-x核壳结构材料,用作光阳极材料进行了PEC测试发现,核壳结构对光的响应尤其是可见光响应有了极大提高。进一步利用三步CVD方法合成了ZnO/ZnSxSe1-x/ZnSe双壳层纳米结构,并以此材料作为光电极,研究了其PEC特性,获得了光响应进一步提高,通过光致发光(PL)谱对其光学性能,尤其对位于多层异质界面处的光激发电荷行为开展了详细的研究。发现核壳结构能有效提高材料对光的吸收响应,主要源于二类能带结构的构建,提高了材料体系的电子空穴分离效率。PL谱从光谱角度给出了该核壳纳米线具有高电子空穴分离效率的解释。

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1 绪论

1.1 ZnO纳米材料研究背景

1.2 低维ZnO纳米材料发展状况

1.3 本课题研究意义及主要研究内容

2 ZnO纳米颗粒合成与器件研究

2.1 实验部分

2.2 柔性衬底器件测试及结果分析

2.3 本章小结

3 ZnO/RGO复合材料合成与器件研究

3.1 复合材料体系设计

3.2 实验部分

3.3 复合材料柔性衬底光探测器测试与分析

3.4 本章小结

4 ZnO/ZnSxSe1-x核壳结构合成与器件研究

4.1 核壳材料体系设计

4.2 ZnO/ZnSxSe1-x核壳结构材料合成与表征

4.3 ZnO/ZnSxSe1-x核壳结构材料光电性能测试及分析

4.4 本章小结

5 ZnO基双层核壳结构合成与器件研究

5.1 ZnO基双层核壳结构合成与表征

5.2 ZnO基双层核壳结构光电性能测试及分析

5.3 ZnO基双层核壳结构PL测试及分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录

附录2 英文缩写对照表