一维有序zno纳米棒阵列薄膜制备及应用

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1、中文摘要摘要：在基底上高度有序生长的ZnO纳米棒阵列用在短波激光器、染料敏化太阳能电池等光电器件中，在提高器件性能方面有很广阔的前景，因而在固态基底上生长有序ZnO纳米棒阵列成为人们研究的热点。本文中，我们将采用两步法在透明导电玻璃上原位生长有序ZnO纳米棒阵列薄膜。首先在透明导电玻璃上沉积一层ZnO纳米晶薄膜，作为晶种面，然后采用化学溶液法在晶种面上生长ZnO纳米棒阵列膜。通过研究ZnO纳米晶薄膜对ZnO纳米棒阵列膜有序性的影响，得到ZnO纳米晶薄膜作为缓冲层减少了ZnO纳米棒与导电玻璃衬底的晶格失配现象，并且ZnO纳米晶薄膜晶向决定着纳米棒阵列膜的晶体取向；通

2、过研究衬底放置方式对ZnO纳米棒阵列膜有序性的影响，发现垂直放置比水平放置更有利于纳米棒的有序生长，从此摸索到了制备有序ZnO纳米棒阵列膜的最优化条件。我们对所制备的有序ZnO纳米棒阵列膜进行了表征：SEM表征说明纳米棒基本垂直衬底生长，棒呈六方柱状，棒的直径约为40nIn，棒长达到微米量级；XRD表征说明纳米棒为典型的纤锌矿结构，具有沿c轴垂直衬底的择优取向性，并与纳米晶薄膜的晶体取向一致；从吸收光谱ABS来看，所制备的样品存在较强的紫外吸收，并在371．5roll处有一明显的吸收峰：光致发光光谱在350nlTl的激发光的激发下，得到了一较强的中心波长位于387

3、nrn的紫一紫外的发光峰，和位于468nm的一弱的蓝光发光峰，将两个峰的强度比较，说明所制备的ZnO具有较高的质量。文中我们将一维有序ZnO纳米棒阵列分别生长在ITO和FTO两种不同的衬底上制成有效面积为1cm2染料敏化太阳能电池，并将两组电池的性能做了比较，得到在Fro生长纳米棒阵列膜制备的电池的短路光电流为5．79maitre2，开路光电压为0．52V，总的光电转换效率为0．84％，而在ITO上生长纳米棒阵列膜制备的电池的短路光电流为1．33mA／cm2，开路光电压为0．44V，总的光电转换效率位0．16％，因此在FTO上制备纳米棒阵歹lj膜上所得到的电池性能

4、比在ITO上制备纳米阵列膜具有更好的电池性能。本文所采用的合成有序ZnO纳米棒阵列薄膜的方法在原理上与水热法相似，但是我们的实验是在敞口的开放溶液体系中进行的，避免了高压密闭条件，无需反应釜，比水热法更安全，并且受反应容器体积限制较少，对生成大尺寸的准直的氧化锌纳米棒更方便，更经济。关键词：有序；ZnO纳米晶薄膜；ZnO纳米棒：化学溶液沉积法；分类号：TB383，0471．4些夏窑迪盘兰亟±堂焦论塞△旦SIB△￡!ABSTRACTABSTRACT：AstheOrderedZnOnanostrueturehasbeenenvisionedtoenhanceperfo

5、rmanceofvarioustechnologicallyimportantdevicessuchasshort—wavelengthlasers，Dye-sensitizedsolarcell，theinterestinsynthesisofwell—alignedZnOnanowiresornanorodsonsubstrateskeepsgrowing．Inthepaper,weusetwo·-stepmethodtogrowWell-·alignedZnOnanorodsontransparentelectricglasssubstrates．First

6、ly,wedepositedalayerofZnOfilmonthesubstmteasthenanoseedfilm，andthenusedtheChemicalsolutiondepositionmethodtogrowtheZnOnanorodarrays．AccordingtostudytherelationshipbetweenthenanoseedfilmsandtheorderoftheZnOnanorods,wecanseethatthenanoseedfilmsdecreasethecrystallatticeunmatching，anddete

7、rminethereflectionoftheZnOnanorodarrays．Wealsodiscoverthatthenanorodarrayshavebetterorderwhenweplaythesubstrateverticallythanlevelly．Therefore，wegettheoptimizedproceduretosynthesisthewell—alignedZnOnanorodarrays．CharacterizedtheZnOnanorodarrayswecanseethatSEMdemonstratedthatmostofthen

8、anoro