ZnO纳米片的制备及光学性质研究-论文.pdf

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1、第5卷第6期南阳理工学院学报V01．5No．62013年11月JOURNAL0FNANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGYNOV．2Ol3ZnO纳米片的制备及光学性质研究石明吉，李壮辉，曹原，李双(南阳理工学院电子与电气工程学院河南南阳473006)摘要：本文利用化学浴沉积法制备了片状氧化锌纳米粒子。在室温下，利用x射线衍射谱，扫描电镜和光致发光谱对氧化锌纳米片进行了表征。结果表明，氧化锌纳米片最强的衍射峰与<001>晶面相对应，显示出与普通氧化锌不同的明显的择优取向；片状氧化锌的尺寸为1000nm

2、×600nm×60nm；结果显示，刚制备的氧化锌的光谱包括一个紫外发光峰和一个蓝绿发光峰。片状氧化锌的生长分两个阶段：第一阶段，大量的乙酸锌前驱体在75℃通过水热分解反应沉积为氧化锌；第二阶段，氧化锌在低温下溶解，也称为老化阶段。关键词：氧化锌纳米片；光致发光；化学浴沉积；生长机制用醋酸锌和无水乙醇配置均匀透明的0．025M0前言拉膜溶液。用自制的拉膜机将处理过的硅片垂直慢慢浸人种子液中，充分浸渍5—10S后，匀速拉出，在氧化锌是一种新的重要的宽禁带半导体材料，空气中充分晾干之后备用。拉膜速度保持在0．1～带隙高

3、达3．3eV，这使得氧化锌被广泛应用于光电0．2mm／s。拉膜过程结束后，将样品放入干净干燥器件，电子器件，声表面波器件，传感器，紫外激光，的蒸发皿中，在鼓风炉中在100cI=下处理1h，然后放太阳能电池等领域¨。入马弗炉中在250cc温度下烧结2h。自然冷却到室迄今为止，文献报道了许多种氧化锌纳米结构，温后取出，便得到了覆盖有ZnO纳米种子膜的衬底。包括一维，二维和三维的不同结构，如：纳米线，纳米以醋酸锌为原料，以六亚甲基四胺为催化剂，按棒，纳米带，纳米环，纳米管，纳米片和其他一些新奇等摩尔比配制0．005mo

4、l／L和0．025mol／L的生长的结构。由于氧化锌纳米片具有大的表面体积比，溶液。将覆盖有ZnO种子膜的基片垂直放人上述因此二维氧化锌纳米结构的制备，如片状纳米结构生长溶液中，在75c【=的恒温水浴锅中反应4h。然的制备，对构建功能纳米器件具有重要意义。后，在原生长液中在室温下腐蚀7d后取出、洗净、在本文中，我们报道一种通过化学溶液沉积法晾干，依次得到样品A和B。在覆盖有氧化锌种子层的硅衬底上大规模制备单晶采用扫描电子显微镜对样品进行了形貌分析：二维氧化锌纳米片网状结构的方法。详细研究了氧采用D8ANVANCE

5、型x射线多晶衍射仪进行微结化锌纳米片的结构和光学特性。对氧化锌纳米片的构分析：采用CaryEclipse荧光分光光度计测试了氧生长机理进行了讨论。化锌纳米片的光致发光谱。1实验2结果与讨论衬底是P型(100)取向的单晶硅片，其电阻率2．1SEM图像为1～3Q·cm。硅片在使用之前应先用硫酸和双采用扫描电子显微镜对样品进行了形貌分析，氧水(体积比为1：3)的混合液处理以去除表面的杂结果如图1所示。由图1可知，刚制备的样品形貌质并使基体表面羟基化。接着用蒸馏水冲洗去除表差别很大：在0．005M的反应液中生成的是氧化锌

6、面酸液和杂质，并用蒸馏水超声清洗10min；然后将薄膜，而在0，025M的反应液中生成的是氧化锌纳硅片干燥并放入丙酮中超声清洗15rain；接着，用大米片。图1(a)显示样品A是氧化锌薄膜，表面散布量蒸馏水冲洗干净，待硅片干燥后将其放入无水乙着少量的氧化锌团簇；图1(b)显示样品B是高密度醇中，超声清洗10min；最后，将硅片用蒸馏水冲洗的片状结构，纳米片的平均尺寸为0．1～2am，厚度干净，干燥备用。为60～80nnq。作者简介：石明吉(1974一)，男，博士，副教授，主要研究方向：纳米材料与太阳能电池。E·m

7、ail：shimingji05@163．con第6期石明吉等：ZnO纳米片的制备及光学性质研究图3(a)显示，室温下被氙灯325nm波长激发上大面积制备了二维氧化锌纳米片结构。溶液浓度后，刚制备的氧化锌薄膜的光致发光谱含有两个发对样品结构影响巨大。利用扫描电镜和x射线衍光带，峰值位于378nm的紫外发光带和峰值位于射仪研究了样品的表面形貌和微结构，利用光致发435nm的蓝一绿发光带。图3(b)显示，刚制备的光谱研究了样品的光学特性，讨论了氧化锌纳米片氧化锌纳米片的光致发光谱也含有两个发光带，峰的生长机制。值位于3

8、79am的紫外发光带和峰值位于463lq_m的参考文献蓝一绿发光带。紫外发光一般起源于自由激子之间的直接复[1]范学运，王艳香，余熙．Zno纳米片生长过程的研究合，被称为近带边发射(NBE)¨。可见光发射来源[J]．硅酸盐通报，2009(28)：374—378．[2]范学运，王艳香，章义来．片状纳米氧化锌的制备及其于氧化锌晶体中的杂质和结构缺陷(氧空位和锌填光学性能的研究