ZnO纳米结构材料的可控合成、掺杂及性能调控研究.pdf

《ZnO纳米结构材料的可控合成、掺杂及性能调控研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、圣望Q皱苤箜捡盐粒盟丑蕉佥盛：掺壅区：陛丝遇揎盈窒论文作者签名：指导教师签名：⑧论文评阅人l：韭淫院±评阅人2：沈遮塾援一一一评阅人3：一盒丕鹏塾援评阅人4：潘!!!篁教援评阅人5：盐宝全教援评阅人6：题盘挞麴援答辩委员会主席：壑直麴瞳±委员1：彭篡园9熬援委员2：毯国栋塾援：委员3：翁塞剑教援一．委员4：高超教援委员5：吐查筻麴援Author’ssignaSupervisor7SSl一‘●ExternalReviewers：．．．21Q￡Z曼Zh垒ngProf．BoShen旦殴￡Q颦曼塾g№里!Q￡垦圣

2、Qg丛鱼【卫S旦nProf．ShulinGuExaminingCommitteeChair：Prof．YouweiDtlExaminingCommitteeMembers：￡!坠￡鱼坚Q亟QngQi坌匹里rQ￡翌选画i堑翌选塾gDate。f。ralclefence：—型华丛生浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿苤堂或其他教育机构的学位或证

3、书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：刁钐印荦签字日期：加，厂年钼彦日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝鎏盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝婆盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：7钐勺节签字日期：∥，年石月g日摘要作为一种新型

4、的宽禁带半导体材料，ZnO具有直接带隙结构，室温下的禁带宽度约为3．37eV，激子束缚能为60meV，ZnO还具有原料丰富，成本低廉，对环境友好无污染等优点，使其在蓝紫光发光二极管、紫外探测器、太阳能电池、场效应晶体管、传感器以及自旋电子等领域具有巨大的应用潜力。ZnO材料中掺杂引入某些特定的元素，可以调节其材料性能。近年来，ZnO低维纳米材料因其独特的形貌、结构以及特殊的材料性能，引起了全世界的广泛关注。尽管人们对ZnO纳米材料进行了大量的研究工作，但是其可控合成、掺杂以及性能调控问题一直困扰着大家，特

5、别是对于ZnO纳米材料中的掺杂研究理解还不够深入。基于上述这些情况，本论文的研究工作将以ZnO纳米结构材料的可控生长为基础，有效的掺杂为手段，材料的性能调控为目标，深入地研究掺杂对于ZnO纳米结构材料形貌、结构和性能等的影响。主要工作包括：1．采用气相热蒸发方法制备了ZnO低维纳米结构材料，通过Cd的掺杂引入，研究ZnO纳米结构材料的生长规律和掺杂原子对其的影响。2．采用液相热注入的方法，制备了形貌、结晶质量和单分散性较好的纯ZnO纳米晶，将合成ZnO纳米晶的方法用于其他氧化物纳米晶的生长，为ZnO纳米晶

6、中的掺杂研究提供了实验基础。3．采用液相热注入的方法，通过改变Mg源的掺杂浓度，可以得到多种形貌的Mg掺杂ZnO纳米晶，且具有可调的光学性质。我们重点研究了Mg掺杂ZnOtetrapod和Mg掺杂ZnO超细纳米线的形貌、结构和成分，发现tetrapod中心区域属于立方闪锌矿结构，分支属于六方纤锌矿结构，整根超细纳米线是属于单晶的六方纤锌矿结构。4．通过改变原料中Mg掺杂源的浓度，我们系统地研究了Mg掺杂浓度对掺杂ZnO纳米晶形貌、结构和性能的决定性影响，进一步深入地研究掺杂ZnO纳米晶的生长过程，发现掺杂

7、ZnO纳米晶生长初期具有不同晶体结构的生长籽晶是决定产物纳米晶形貌的关键因素。5．为了验证掺杂离子在纳米晶生长初期对籽晶的影响作用，我们设计了籽晶生长实验，该实验证实了在生长初期掺杂Mg离子可以诱导ZnO籽晶发生结构变化，很好地支持了我们提出的掺杂诱导氧化物纳米晶相交机制。6．通过实验验证了纯ZnO纳米晶和掺杂ZnO纳米晶表面吸附的配体，研浙江大学博士学位论文究发现表面配体对掺杂纳米晶的生长过程有着重要的影响，它会抑制氧化物纳米晶的生成，但是表面配体和反应所用的溶剂均不是引起掺杂纳米晶形貌变化的关键因素。

8、7．通过选择Cd、Mn和Ni的羧酸盐作为金属掺杂源，我们发现了与Mg掺杂ZnO纳米晶体系中相似的规律，说明掺杂诱导的氧化物纳米晶形貌变化和相变机制具有一定的普适性。关键词：ZnO纳米材料；ZnO纳米晶；热蒸发；热注入；Mg掺杂；形貌变化；AbstractZnOiSalowcostandenvironmentallyfriendlysemiconductorwithawidedirectbandgap(3．37eV)andala