准一维无机纳米材料的气相合成、结构表征和发光性能

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1、准一维无机纳米材料的气相合成、结构表征和发光性能摘要本文采用热蒸发的方法制各出ZnO、ZnS／Zn、和Ga．In．Sn．O等准一维纳米材料；利用扫描电镜(SEM)、x射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、能谱(EDS)以及光致发光谱(PL)等分析测试手段，对所合成的准一维纳米材料的形貌、成分、结构和物性进行了研究，探索并发展了一些制备准一维纳米材料新方法，分析了不同形貌纳米结构的形成原因和生长机制，并对其发光机制以及形貌对发光性质的影响做了进一步的分析。以下是本文的主要研究结果：1．热蒸发法合成ZnO纳米结构的生长机制和发光性能研究在氩＼氢

2、混合气体作为保护气体，氩＼氧混合气体作为反应气体，采用热蒸发ZnO粉末和石墨粉的方法合成出高产率的ZnO纳米线和纳米锯，实验过程中未采用催化剂和基底。我们对产物进行了XRD、SEM、HRTEM的测试，表明所合成的纳米线直径大约为100nm，纳米锯由比较宽的纳米带(宽度大约为500rim)和通过自催化VLS生长的纳米线或者纳米棒(iR径大约为150nm)构成。室温光致发光谱表明所合成的ZnO纳米结构有一个很强的发光带，其峰值在509nm(2．44eV)。2．ZnS／Zn纳米结构的合成与发光性能研究以ZnS为前驱反应物，利用热蒸发的方法，我们合成了大量的ZnS／Zn纳米结构。

3、通过X劓线衍射分析表明产物是具有六方结构的0t．ZnO，同时通过EDS检测到少量的Zn金属纳米带。扫描电镜和透射电镜的观察表明ZnS／Zn纳米结构在高温区生长成纳米带，而在低温则以蠕虫状的纳米棒而存在。其中纳米带的宽度大约在200—500nm，长度则在数十微米，优先沿[0011方向生长，并且次优先沿[100]。存低温区的产物从外观来看是许多蠕虫状的纳米棒，这些纳米棒的直径在80-150rim，长度在1—2urn。室温光致发光潜表明所合成的ZnS／Zn纳米结构有一个很宽的发光带，其峰值在495nm(2．5levl。3．掺杂透明氧化物纳米线的合成与发光性能研究以金属镓(Ga)

4、、铟(In)和氧化亚锡(SnO)粉末作为前驱反应物，通过简单的热蒸方法成功制各出掺杂氧化物ISGO纳米线。样品的形貌、结构与成分的测定分别在场发射扫描电镜(FE—SEM，JEOLJSM．6700F)，X射线衍射谱仪(XRD，MACMXPAHF，CuKa线)、选区电子衍射(SAED)、高分辨透射电镜(HRTEM，JEOL2010，加速电压200kV)以及X射线能量散射谱仪fEDS．OXFORDISIS)上进行。分析表明已合成的四元纳米线为掺杂In和Sn具有单斜晶结构的∥一Ga203。研究表明ISGO纳米线是通过自催化气一液一固(VLS)生长机制来生长。此外，我们对样品的光致

5、发光性能进行了研究。由于sn和In成分的重掺杂，使得其发光峰的峰位明显红移、半高宽变宽。关键词：热蒸发；准一维纳米材料；自催化VLS生长；光致发光Vapor-phaseSynthesis，CharacterizationandPhotoluminescenceofQuasi—one-dimensionalInorganicNanomaterialsAbstractInthispaper，quasi—one—dimensionalnanostructuredZnO，ZnS／Zn，dopedGa203(ISGO)havebeensynthesizedbythermalevap

6、oration．Themorphology，structure，chemicalcompositionandphysicalpropertiesofthesequasi·-one·-dimensionalnanostructuresarecharacterizedusingscanningelectronmicroscopy(SEM)，X—raydiffraction(XRD)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，high—resolutiontransmissionelectronmicroscopy(HRTEM)，energydis

7、persiveX-rayspectroscopy(EDS)andphotoluminescence(PL)spectroscopySomenovelmethodstosynthesizequasi--one··dimensionalnanostructureshavebeendeveloped．Thegrowthmechanismsofone—dimensionalnanostructuresofdifferentmorphologiesarefurtherinvestigated．Therelationshipbetween