【精品】氧化锌纳米论文翻译

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1、从过饱和度方面对变直径层状氧化锌纳米棒阵列进行的增长分析YouguoYan,LixiaZhou,ZhideHan,andYeZhang物理科学与技术学院，中国石油大学，257061东营，山东，中国；材料物理重点实验室，安徽纳米材料和纳米技术重点实验室，固体物理研究所，中科院，邮政信箱1129,20031合肥，安徽，中国收稿：2009年12月31日；收到修改稿：2010年1月29日摘要：通过化学气相沉积法锌粉的方法已成功地合成一种变直径层状氧化锌纳米棒阵列。过饱和度被认为是一个决定试剂物种的增长行为的关键因素。我们详细地讨论了生长过程，并且提出了一种生长模型。另外两个扩

2、展实验证明了这一增长机制的有效性。此外，我们提出的增长机制只能用于解释一些在制备氧化锌纳米棒阵列时有趣的实验现象，即当用锌粉作为來源制备的纳米棒常有变化的直径，当用氧化锌和碳粉作为来源合成的纳米棒通常拥有相对统一的直径。这些生长分析有助于理解纳米结构的微观生长行为，并且为有明确高宽比的特殊一维纳米结构的配制提供了一些参考。此外，这些得到的层状纳米结构看起來像纳米器件中的潜在功能块。-、介绍在各种各样基质表面的层状纳米结构里低维构件块（纳米点，纳米线，纳米带和纳米管等）的集合在功能纳米器件的潜在应用已经引起了科学家们的极大地兴趣。作为最重耍的氧化物半导体材料Z-,氧化锌

3、具有优良的光学，电学和压电效应以及在不同领域的重要应用，因而得到了广泛的关注。多种准一维纳米结构的氧化锌已经被合成了，包括纳米带，纳米线，纳米管等。同时，不同口组织的层状氧化锌纳米结构，例如纳米环，纳米螺旋桨，纳米桥，纳米指甲，纳米蜡烛，纳米梳子等，通过气相工艺已经被合成。它们之中，纳米棒/线由于在纳米激光、压电纳米生成元、纳米谐振器、光了晶体、光电探测器、光调制器波导、发光二极管、场发射、气体传感器、太阳能电池等等上的创新应用吸引了更多的关注。据门前所知，纳米结构的性能强烈的依赖于它们的结构和形态，特别是氧化锌纳米棒中的场发射特性，它与纳米棒的尖端形状有着密切的关系

4、。所以，控制结构和形态在制备功能性纳米器件时是很重要的。迄今为止，不同的氧化锌纳米棒/线已经成功的被合成岀来了。通过化学气相沉积的方法制备氧化锌纳米棒时，我们会发现一些有趣的现象;即当用锌粉作为來源制备的纳米棒常有变化的直径，当用氧化锌和碳粉作为来源合成的纳米棒通常拥有相对统一的直径。以前的研究更注重在不同实验条件下的结构和形态演变。但是，对微观增长机制的研究很少涉及。层状纳米棒是怎么形成的呢？为什么在两种条件下该种试剂冇不同的增长行为？这些科学问题需耍进一步的深入研究。此处，用锌作为来源合成一种变直径的层状氧化锌纳米棒阵列。我们详细地讨论了生长过程，并且提出了一•种

5、生长模型。另外，两个扩展实验证明了这一增长机制的冇效性。从过饱和度方而分析，使用不同来源冇不同的增长机制可以得到很好地解释。这个增长机制有助于我们理解过饱和度与变直径层状纳米结构之间的关系，而口它对实现设计纳米器件时的叮控复杂纳米结构合成有重要价值。二、实验部分典型实验（定义为实验一）在常规水平管状炉子中进行。我们需要一克锌粉作为來源，然后将一块干净的硅晶片放在来源上面作为收集产物的基板。在加热Z前，lOOsccm的高纯氮气引入反应室小30分钟，以净化空气。接着向反应室中通入混有1%氧气的50sccmM气。将该炉在20分钟内加热到520°C并保温30分钟。冷却后，会发

6、现在基板上沉积有一层口色产物。同时，在锌粉表面会发现一层灰色硬质外壳，而且外壳表面有一些裂缝。得到的产物用X射线衍射光谱（PhilipsX'pert-PRO,CuKa（0.15419nm）radiation）和场发射扫描电子显微镜（SEM:Sirion200FEG）进行表征。三、结果与讨论1、形貌和结构表征X射线衍射图（图1）表明所有衍射峰可以被索引到氧化锌六角纤锌矿（JCPDScard:89-0510）。低倍率SEM图（图2a）表明大部分纳米棒与硅衬底对齐。高倍率SEM图（图2b）表明合成的纳米棒是有三个部分组成：底部是大直径纳米棒，中间是小直径纳米棒，尖端是六角纳

7、米板。图2c显示了这个层状结构的剖而。2、过饱和度分析此前的研究表明试剂种类的过饱和度是一个影响纳米材料增长行为的重要因素。在我们的实验中，锌蒸汽蒸发与氧气反应形成氧化锌。反应式如2Zn+02->ZnOo氧气主要來自于承载气体，并口在整个反应过程中一直供应。锌蒸汽來自于锌粉的蒸发，二蒸发速率是有好几种因素决定的。304050602^degree)7080(ne)Allsu£u-图1图2图3第一个因素是反应温度。在加热阶段，随着温度的增加，蒸发增强，锌的饱和率增加。当温度达到设定的520°C,饱和度也达到最大。第二个因素是锌蒸汽从原表而挥发出来的速率。