铝基一维纳米结构和锌基异质结构的制备及发光性质研究

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1、博士研究生学位论文铝基一维纳米结构和锌基异质结构的制备及发光性质研究作者：李春磊导师：杨绍光教授南京大学物理学系固体微结构国家重点实验室DissertationforPh．DPreparationandOpticalPropertiesofAluminiumBased0ne．DimensionalNanostructuresandZincBasedHeterostructuresByLiChunleiSupervisedbyProf．YangShaoguangDepartmentofPhysics＆

2、KeyLaboratoryofSolidStateMicrostructuresNanjingUniversityApril30，2010摘要南京大学研究生毕业论文中文摘要首页用纸毕业论文题目：铝基一维纳米结构和锌基异质结构的制备及发光性质研究物理堂专q[，—20—07博士生姓名：奎壹磊指导教师(姓名、职称)：扬绍遄教授摘要一维纳米结构如纳米线、纳米带、纳米管以及一维纳米异质结构等，由于它们在介观物理以及纳米器件中的应用，近年来逐渐成为一个热门的研究领域。它们在做为电子、光电子、电化学、以及机械器件

3、功能部件，在纳米尺度的互连和功能单元等应用中被寄予厚望。半导体一维纳米结构，由于其光学、电学、以及光电转换等特性，更是研究中的热点。本论文也正是着眼于当前的研究前沿和热点，以一维纳米结构为主要研究对象，对相关材料的制备、表征、生长机理以及发光性质进行了研究。论文的研究工作主要包括以下几个方面：一．q．A1203纳米线／纳米管的制备、生长机制及发光性质研究。首先采用热蒸发的方法分别制备了大量的直径小于10nm的0【．A1203纳米线和直径在20．60am、由颗粒堆积而成的Q-A1203纳米管。通过TE

4、M观察，c【．A1203纳米线的生长方向为[001]。c【．A1203纳米线的室温光致发光谱出现了以527nm为中心的强可见光发光带，该发光带来源于纳米线生长过程的O缺陷产生的附加能级。对于a．A1203纳米管的生长机制，我们认为是以01．A1203纳米线为模板和原材料，最终通过扩散效应形成中空的纳米管。由于0【．舢203纳米管由颗粒组成，它的室温阴极射线发光谱的半高宽比普通氧化铝纳米材料扩大了2．5．3倍。二．A1N纳米带的制备、生长机制及阴极射线发光研究。首次在纯氮气氛下高温蒸发Al粉合成了A1

5、N的纳米带，TEM分析表明纳李春磊南京大学博士学位论文米带的顶端很尖，其生长方向为[001]方向。在室温下测量氮化铝纳米带的阴极射线发光，发现发光强度是商品A1N微米颗粒的5-6倍，并且有一定的蓝移，这个现象跟纳米带中高浓度N空位以及与O相关的缺陷有关。三．ZnO／ZnS纳米异质结构的制备及阴极射线发光研究我们用两步法制备出两种ZnO／ZnS的异质结构：1、首先通过金属锌在空气中燃烧制备出氧化锌四足结构，然后用热蒸发方法在四足结构的表面生长硫化锌，形成ZnO／ZnS的异质结构；2、首先用水热的方法在

6、锌片上生长氧化锌的纳米柱，然后用热蒸发的方法在纳米柱的表面生长硫化锌的纳米带，最终形成ZnO／ZnS的异质结构。分别用XRD、SEM和TEM对氧化锌纳米结构和ZnO／ZnS的异质结构的成分和微观结构进行了研究，证实成功制备了ZnO／ZnS异质结构。室温阴极射线发光(CL)的研究结果表明，ZnO／ZnS异质结构的光谱相对氧化锌的光谱不但增加了硫化锌的本征发光，而且由于异质结构引入的缺陷对氧化锌的本征发光有一定的调制作用，同时对纳米结构的缺陷发光强度有很大的影响。四．ZnO／ZnS核．壳结构的制备及阴极

7、射线发光研究在本章中，我们用两步法制备出两种ZnO／ZnS的核．壳结构：1、首先用金属锌在空气中燃烧制备出氧化锌四足结构，然后用水热法在四足结构的表面包裹硫化锌，形成ZnO／ZnS的四足状核．壳结构；2、首先水热法在锌片上生长氧化锌的纳米柱，然后在纳米柱的表面利用水热法包裹硫化锌，最终形成ZnO／ZnS纳米柱状核．壳结构，两步都是用水热法完成的。分别用XRD、SEM和TEM对ZnO／ZnS核．壳结构的成分和微观结构进行了研究。室温阴极射线发光(CL)的研究结果表明，核．壳结构的光谱相对氧化锌的光谱不

8、但增加了硫化锌的本征发光，而且异质结构引入的缺陷对氧化锌的本征发光有一定的调制作用，同时对纳米结构的缺陷发光强度有很大的影响。IIAbstract南京大学研究生毕业论文英文摘要首页用纸THESIS：PreparationandOpticalPropertiesofAluminiumBasedOne．DimensionalNanostructuresandZincBasedHeterostructuresSPECIALIZATION：PhysicsPOSTGRADUAT