zno、sno,2一维纳米材料的合成、结构和性能研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文ZnO、SnO<,2>一维纳米材料的合成、结构和性能研究姓名：李宗木申请学位级别：硕士专业：核技术及应用指导教师：徐法强20030801中国科学技术大学硕士学位论文摘要摘要本论文首先综述了一维和准一维纳米材料研究的最新进展。对合成方法、生长机理、组装方法和应用等进行了系统总结。采用化学气相输运凝聚法(CVTC)合成了大量ZnO纳米线、Sn02纳米线以及几种ZnO的新颖纳／微米结构。对纳米线进行了系统的结构表征，并对ZnO纳米结构的发光性能进行了测试，探讨了二元氧化物纳米线

2、的生长机理。利用ZnO和C在高温下的反应，在镀金的戥和A1203等单晶衬底上大规模地合成了纠缠态的ZnO纳米线。FESEM结果表明这些纳米线的直径大部分在50—100nm，长度可达几十微米。TEM、HRTEM和选区电子衍射(sAED)研究证明纳米线为单晶结构，纳米线的生长方向除了常见的(0001)方向外，还有其它的生长方向如fill0]等。XRD、Raman证实了ZnO纳米线具有纤锌矿结构，在衬底上无择优取向，与TEM结果相吻合。在合成ZnO纳米线的过程中，发现了ZnO的多种新颖的微观结构，有双晶纳

3、米线、纳米带、四角锥、多棱柱、连生微米晶以及穿有纳米环的纳米线等，探讨了它们的形成机制，有助于优异性能的新材料的设计与开发。通过对纳米线生长机理的研究，丰富了对气一液～固(VLS)生长机理的认识，提供了纳米线生长的初始状态和终止状态的实验证据。在系统研究ZnO纳米线的生长过程中，探讨了二元氧化物纳米线生长的机理，认为经过碳热还原生成的zn蒸气，与催化剂Au形成合金。当Zn在合金中达到过饱和态时Zn开始析出，随后被体系中的氧源氧化生成ZnO纳米线。根据纳米线生长初始过程的研究，结合实验结果，认为晶体结

4、构上的对称性是双晶纳米线得以生长的重要内因，晶体生长时的外界条件对双晶的形成也起着不可忽视的作用。通过激光激发ZnO纳米线，研究了ZnO纳米线的光致发光性能。在325nmHe-Cd激光的激发下，ZnO纳米线在383nm处发出强烈的紫外光。除了近带边发射外，波长513rim的发光峰归因于氧空位缺陷、低维效应引起的表面态等各种因素。制各的ZnO纳米线紫外发光强度超过了可见光区的发光强度，显示出ZnO纳米线优良的晶体性能，在制各纳米线激光器方面将会有巨大的应用价值。采用CVTC法成功制备了大量的Sn02纳

5、米线，纳米线的直径均匀，在50—100ilrn范围内，长度达到上百微米，具有高的纵横比。研究结果证明SnO：纳米线为金红石结构，单根纳米线具有单晶结构的性质。在ZnO纳米线生长机理的基础上，对Sn02纳米线的生长机理做了进一步的讨论。另外，在无催化剂孛基季季学技末大学硕士学位论文ABSTRACTInthisdissertation，thesynthesizedmethod，growthmechanism，assemblingandapplicationsofnauowiresweresystemat

6、icallysummarizedbasedontherecentresearchdevelopmentsofone—dimensionalandquasi—one-dimensionalnanomaterials．LargequantityofZnOandSn02nanowiresaswellasseveralnovelZnOnano。andmicrostructureswerefabricatedviachemicalvaportransportandcondensation(CVTC)proce

7、ss．Systematicalstructurecharacterizationswereperformedforthenanowiresandthephotoluminescence(PL)ofZnOnanowireswasmeasured．Inaddition，thegrowthmechanismofbinaryoxidenanowireswasdiscussed。AlargescaleentangledZnOnanowireswithdiameterofabout50一100nmandleng

8、thuptoseveraltensofmicronswerefabricatedonAucoatedSiorsapphiresubstratesbythereactionbetweertZnOandgraphRepowderat蚰盘temperature，TheTEM，HRTEMandSAEDresultsconfirmedthattheindividualnanowirehasthenatureofsinglecrystal．Besidesthe【000i】dire