纳米氧化物的气相合成、结构表征及发光性能的研究

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1、纳米氧化物的气相合成、结构表征及发光性能的研究摘要以碳纳米管为代表的一维纳米材料已成为纳米科技领域十分重要的研究课题，在这些材料中，氧化物半导体一维纳米材料又受到了特殊的关注，这不仅因为丰富多样的氧化物纳米结构不断被制备出来，更因为氧化物中阳离子价态可变、氧空位浓度可调，从而氧化物半导体的性质可以有效调控。发展新合成方法、拓展新体系、合成新结构、探索新性能是当今重要的研究热点。本论文的主要内容是关于一维氧化物纳米材料的气相合成和光致发光性能的研究。具体包括以下几个方面：1．ITO衬底上Sn掺杂ZnO纳米线的制备及生长机制、光学性能研究采用简单的热蒸发方法，用ITO片做

2、衬底，在无催化剂的条件下，通过热蒸发ZnO和C粉的混合物，制备出大量纤锌矿结构的Sn掺杂ZnO纳米线。Sn掺杂ZnO纳米线的生长过程遵循VLS生长机制。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量弥散X射线衍射仪(EDS)和光致发光光谱(PL)等测试手段对制得产物的形貌、微观结构和光学性能进行了研究。研究表明纳米线为单晶纤锌矿结构，直径一般在30．50nm，长度为几十到几百微米，生长方向为【001】。在室温光致发光光谱中，我们观察到在400nm处的一个紫色发光峰和在495nm处的一个绿色发光峰。这与纯ZnO的发光有所不同，可能是由于Sn的掺杂引起的。值得强调的是产物

3、中所掺杂的Sn来源于衬底而不是反应物。2．SiO，纳米线的气相合成及其发光特性研究在没有使用催化剂的条件下，用简单的热蒸发方法成功地合成了大量的SiO，纳米线，这些纳米线自组装成扇形和束状两种不同的结构。SiOx的生长过程是基于VS机制。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量弥散x射线衍射仪(EDS)和光致发光光谱(PL)等测试手段对制得产物的形貌、微观结构和光学性能进行了研究。研究表明组成两种结构的纳米线的直径大约分别为100nm和10nm，长度为十几到几十微米左右。产物的室温光致发光(PL)谱通过高斯拟合分析表明，非晶氧化硅纳米线具有三个发光峰，分别位于3

4、68nm(3．37eV)、388nm(3．19eV)、和400nm(3．1eVl。3．锗酸锌分级纳米结构的制各、表征、生长机制和发光性能研究在1100。C温度条件下，通过热蒸发ZnO、Ge和C粉混合物合成了锗酸锌分级结构，ZnGe204微米棒／ZnGe03纳米线。这种结构的生长过程基于两步VS生长机制。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量弥散X射线衍射仪(EDS)和光致发光光谱(PL)等测试手段对制得产物的形貌、微观结构和光学性能进行了研究。微米棒的直径大约2个微米，而纳米线的直径只有l5nm，生长方向为[110]。室温下测得的光致发光谱中可以观察到395n

5、m处的紫外发光峰、455nm处的蓝色发光峰和532nm处的绿色发光峰。关键词：热蒸发；VS生长机制；掺杂；纳米线；分级纳米结构；光致发光por—phasesynthesis，characterizati0nandphotoluminescencepropertiesofnano．．oxideAbstractOne-dimensional(1D)nanomaterialssuchascarbonnanotubes(CNT)havebecomeanimportantresearchsubjectinthefieldofnanoscienceandnanotechnolog

6、y．Amongthesematerials，functionaloxidesemiconductornanostructurescanbeusedasfundamentalingredientsofsmartsystems．becausetheirphysicalandchemicalpropertiescanbetunedthroughadjustingcationvalencestateandaniondeficiency．Thenewsyntheticmethods，theextensionofnovelnanostructuresandmaterialssys

7、tems，aswellastheexplorationofnovelpropertiesandapplicationsof1Dnanomaterialshavebecomethemostinterestingcontents．Inthispaper,thepointistosynthesizeonedimensionaloxidenanomaterialsandresearchthephotoluminescenceproperties．Themaincontentsofthisdissertationaresummarizedasfc·llows：