准一维半导体纳米材料的制备、表征及发光性能研究

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1、准一维半导体纳米材料的制备、表征及发光性能研究摘要准⋯维纳米材料在基础科学研究和潜在的技术应用方面都非常重要，因此准一维纳米材料，包括纳米线(棒)、纳米管、纳米带、纳米同轴宅缆、异质结和超晶格纳米线，是当前纳米材料科学领域的前沿和热点。准一维纳米材料可以用来建立纳米级的电子线路和光子存储醛。准～维纳米材料科学研究的基础就是探索和发展有效的合成这些准～维纳米材料的方法。本文是在前人的工作基础上，利用热蒸发方法，依掘准一维纳米材料的气液固(VLS)；}I]气固(vs)生长机理，制各了准一维半导体(氧化物、硫化物)纳米材料，观察到了过去宏观体系中未见到的一些新现象，发现一些有

2、趣的新的纳米结构，与此同时还分别讨论了它们的生长机理，以及光致发光性能。本文的主要研究内容及结果包括以下几个方面：一．二氧化锡(Sn02)纳米结构的合成及其掺杂1．在1000。C温度条件下，通过热蒸发SnO和Sn的混合物合成了单晶的SnOz“星号状”纳米结构，它是由单个合金液滴自催化生长出多条纳米线(带)臂。其臂的直径沿着长度方向从200—700nm之间逐渐变小为10-50nm。同时发现有的臂上长有垂直的分支结构。进一步讨论“星型状”纳米结构的生长机制。室温光致发光谱表明所合成的Sn02纳米结构，除了583nm(2．13eV)这个常见的缺陷峰外。还发现在319nm(3．

3、89eV)这种在Sn02准一维纳米结构中少见的激子峰，并对其发光机理试着进行了初步解释。2．在800℃温度条件下，通过热蒸发MnCl2和Sn0粉末尝试合成掺Mn的Sn02纳米线。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析测试手段，对所合成的准一维纳米材料的形貌、物相进行了研究，掺Mn改变了SnO，纳米线的微观结构和形貌。二．掺锡氧化铟(Sn：In203，ITO)“门框状”纳米结构以及纳米线的研究依据准一维纳米材料的气液固(VLS)生长机理，以一种既简单又低廉但有效的制备方法，通过在大气下直接蒸发Sn、SnO和ln的混合粉末，成功地制备出ITO“门框状”纳米结构以及

4、纳米线。对产物进行XRD、SEM、HRTEM，EDS进一步分析，表明合成的新的“门框状”纳米结构是以外延生长方式生长的。室温光致发光谱显示所合成的结构有一个在580nm(2，l4ev)附近的很强的发光峰。三．无催化剂、无基底硫化镉纳米带的合成依据准一维纳米材料的气固(VS)生长机理，在氩＼氢的气氛下，采用热蒸发CdS粉末方法合成出高产率的单晶CdS纳米带，实验过程中未采用催化剂和基底。我们对产物进行了XRD，EDS，SEM，HRTEM分析，表明所合成的纳米带由良好的单品结构，大约几百个纳米宽，几十个纳米厚，并沿着[100]7亨向生长。室温光致发光谱表明所合成的CdS纳米

5、带有一个512nm处的弱发光峰和一个713nm处强的发光峰，并尝试解释其发光机理。关键词：准一维纳米材料：热蒸发：二氧化锡；米线；纳米带；“星号状”纳米结构发光。掺锡氧化钢；硫化镉；纳“门框状”纳米结构；光致Synthesis，CharacterizationandPhotoluminescencePropertiesofQuasi·-one--dimensionalSemiconductorNanomaterialsAbstractResearchonone．dimensional(1D)nanostructure，includingnanowires(rods)，n

6、anotubes，nanobelts，nanocables，heterojunctionandsupperlatticenanowirws，hasbeenoneofthemostimportantfieldsandfocusofnanomaterialsbecauseoftheircontributiontotheunderstandingofthebasicconceptsandpotentialtechnologicalapplfcations．1Dnanostructuresareidealsystemsforinvestigatingthedependenceo

7、felectricaltransport，opticalpropertiesandmechanicalpropertiesonsizeanddimensionality．Theyareexpectedtoplayanimportantroleasbothinterconnectsandfunctionalcomponentsin“bottomup”designandthefabricationofnanoscaleelectronicandoptoelectronicaldevices．Thesuccessfulsynthesisof1D