zno纳米结构的制备、表征及性能研究

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1、ZnO纳米结构的制备、表征及性能研究摘要纳米材料的制备与性能研究是当前纳米材料科学领域的前沿和热点。在这些材料中，氧化物半导体纳米材料又受到了特殊的关注，这不仅是因为形态各异的纳米结构被不断制备出来，更因为以这些纳米结构为原型的纳米器件在光、电、磁、热、传感等领域有着广泛的应用前景。ZnO纳米材料由于其优异的性质，受到了人们的广泛关注。通过掺杂对ZnO纳米材料进行改性，已经成为研究的热点之一。本文以ZnO纳米结构为主要研究对象，开展了以下几方面的研究：1．利用氧化铝模板制备Co掺杂ZnO纳米线阵列及光吸收性能研究我们利用二次阳极氧化法制备出氧化铝模板，然后利用电

2、化学沉积的方法在模板中制备出锌钴合金。将锌钴合金在450℃／48h的氧化条件下进行退火氧化得到Co掺杂ZnO纳米线阵列。用紫外一可见光吸收分析发现Co的掺杂使ZnO的带隙变宽。2．In掺杂ZnO纳米带的制备和发光特性我们采用热蒸发方法在没有添加催化剂的条件下制备出大量的ZnO掺In纳米带。扫描电子显微镜(SEM)照片显示这些纳米带长度从几十微米到几百微米不等，宽度大约为几百纳米。根据能谱分析(EDS)和X射线衍射分析(XRD)的分析结果，样品的成分为ZnO掺In纳米带和三元氧化锌铟，为六方尖晶结构。根据高分辨电子显微镜(HRTEM)和选区电子衍射分析(SAED)

3、的结果，样品为单晶结构，生长方向为<10l0>，生长方向不同于纯ZnO的最优生长方向，这是因In蒸汽存在影响了ZnO的生长过程。我们对IZO纳米带的生长机制进行了探讨，认为VS生长机制比较符合IZO纳米带的形成过程。室温下光致发光的结果显示IZO纳米带有一个强的425nm紫光峰和一个弱的506nm绿光峰。3．空心ZnO．CdO复合纳微米球的制备及光学性能研究我们通过化学气相沉积法成功制备出了空心Zn0一Cd0复合纳微米球状结构材料。通过SEM观测，样品典型的形貌特征是直径较大的球体通常都为半球或者破碎的空心球壳，直径较小的球体则外观完整。通过EDS和XRD分析，

4、所制各样品为ZnO．CdO复合结构材料。另外，我们详细地分析讨论了空心ZnO-CdO复合纳微米半球／球体的生长机制以及形态演化过程，认为反应过程中金属液滴逐渐消耗以及气体的产生是造成这一典型形貌的主要原因。最后我们在室温下对样品进行了光致发光分析，发现在505tim处样品具有较强的绿光发光峰。关键词：氧化锌纳米结构；掺杂；氧化铝模板；热蒸发；气一固生长FabricationandCharacterizationofZn0NanostructuresAbstractandpropertiesofnanomaterialsareattractingconsidera

5、bleattentionrecently．Amongthesematerials，functionaloxidesemiconductornanomaterialsareespeciallypopular，becausenotonlyvariousnanostructureshavebeensynthesized，butalsothenanodevicesbasedonthesenanostructurescanbewidelyusedinoptics，electronics，magnetism，gassensingandfieldemitting．ZnOnan

6、omaterialsareespeciallypopularbecauseofexcellentproperties．ItiSattractingconsiderableattentionthatimprovingZnOpropertiesbydoping．ThispaperismainlyfocusedonZn0nanostructures：1．SynthesisCo-dopedZnOnanowirearraybasedonAAOmembraneandopticalpropertiesAAOmembranesaresuccessfullyfabricatedu

7、singtwo-stepanodicoxidation．TheZn-CoalloynanowirearrayisfabricatedinAAOmembranewithelectro—codeposition，andthenthesampleisannealedinfurnaceat450℃for48hours．Finally，theCo-dopedZnOnanowirearrayobtainedafterthesamplecooltoroomtemperature．TheUV-visresultshowsthebandgapofZnOincreased．2．Sy

8、nthesisandph