一步溶液法制备ZnO亚微米晶体棒及其发光性能.pdf

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1、第27卷第1期发光学报VOI.27NO.12006年2月CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCEFeb.，2006文章编号：1000-7032（2006）01-0059-07一步溶液法制备ZHO亚微米晶体棒及其发光性能21，2＊22陈建刚，郭常新，张琳丽，胡俊涛（1.中国科学院结构分析开放实验室，安徽合肥230026；2.中国科学技术大学物理系，安徽合肥230026）摘要：用硝酸锌（Zn（NO3）2·4H2O）或醋酸锌（Zn（CH3COO）2·2H2O）分别与六亚甲基四胺（（CH2）6N4）以等浓度0.005mOI/L配制成两种反应溶液，通过化学溶液法在玻璃

2、衬底上生长出ZnO六角型亚微米棒（长5~8!m，直径300~700nm）。测量了样品的XRD和扫描电镜像。经XRD分析，所得样品均为纤锌矿的ZnO六角型晶体。扫描电镜（SEM）像表明，生长时间为31或51时，样品为细长条的棒状结构，长径比超过1011；生长481后的ZnO亚微米棒的一端被腐蚀成一定深度的ZnO亚微米管。用负离子配位四面体生长模型分析了ZnO亚微米棒的生长机理。ZnO亚微米棒退火前后的光致发光谱表明，退火处理后的发射谱中的紫外峰消失，而红色发光峰红移并且增强（峰值由630nm左右移到710nm），同时它的激发光谱中的室温激子激发峰也增强。关键词：氧化锌；光致发

3、光；晶体生长；化学溶液法；纳米晶中图分类号：O482.31；O782.1PACC：3250F；8110D文献标识码：A法则比较简单。本工作中，使用一步化学溶液法1引言制备出亚微米级的ZnO棒，并研究其生长机理和氧化锌作为一种直接带隙的宽禁带半导体材发光特性。料，其室温下禁带宽度为3.37eV，且激子束缚能2实验高达60meV，可以实现室温下的激子发射，产生近紫外的短波发光，被用来制备短波光电器件，棒状ZnO是通过化学溶液在水浴中加热制［4］如紫外探测器，紫外激光器等。自从在2001年得。硝酸锌（Zn（NO3）2·4H2O）和醋酸锌［1，2］Science上相继发表了关于气相

4、法制备ZnO纳（Zn（CH3COO）2·2H2O）分别与六亚甲基四胺米带、纳米线阵列等一维氧化锌纳米微晶并实现（（CH2）6N4）以等浓度0.005mOI/L配制成两种其室温紫外激光发射的文章后，国际上迅速掀起反应溶液，分别放入置于90C的恒温水浴中加热了研究制备一维ZnO纳米微晶的高潮。ZnO的的烧杯里，以载玻片玻璃作为衬底来生长ZnO。短波紫外激光可大大增加目前计算机光存储器的载玻片按照如下的洗涤程序清洗，即先用棉花蘸存储密度，而一维的ZnO纳米微晶对研制紫外激石油醚擦洗干净，再放在乙醇中超声51，而后在光器及其他纳米光电子器件又有着潜在的应用前丙酮中浸泡0.51，最后

5、用去离子水冲洗干净，放景。已采用各种方法制备出形态各异的一维ZnO入装有上述反应溶液的烧杯中。用两组反应溶液［1~4］纳米微晶，较成熟的有气相输运法，这种方制备样品的生长时间分别为3，5，481，即在相法根据生长机理又可以分为气相-液相-固相（Va-应的时间段内取出一些载玻片，并用去离子水将pOr-Liguid-SOIid，VLS）生长和气相-固相（VapOr-制得的样品仔细漂洗干净。SOIid，VS）生长等，这些方法需要专门的设备，成用日本理学电机公司的D/max-rA型X射线本较高，生长过程较复杂。相对而言，化学溶液方衍射仪对样品进行X射线衍射（XRD）谱分析，衍收稿日

6、期：2004-08-26；修订日期：2005-01-15基金项目：国家自然科学基金（19874057）；安徽省自然科学基金（01044904）资助项目作者简介：陈建刚（1978-），男，江西人，硕士研究生，主要从事发光材料和发光物理的研究。＊：通讯联系人；E-maiI：guOcx@ustc.edu.cn，TeI：（0551）360109760发光学报第27卷射仪的激发波长是CuK!线0.15405nm。样品3.2扫描电镜分析的形貌是用Hitac1iX-650型扫描电镜观察。样所制得样品的扫描电镜（SEM）由图2给出。品光致发光（PL）的发射谱和激发谱由以Xe灯作样品的生长条

7、件：（a）醋酸锌（Zn（CH3COO）2·为激发光源的日立850型荧光分光光度计测得，2H2O）和六亚甲基四胺（（CH2）6N4）等浓度为用法国JY公司的LABRAM-HR显微拉曼光谱仪0.005moI/L，加热温度为90C，生长时间为31；中的325nm的He-Cd激光激发测量PL谱。（b）生长时间为51；（c）硝酸锌（Zn（NO3）2·3结果与讨论4H2O）和六亚甲基四胺（（CH2）6N4）等浓度为0.005moI/L，加热温度为90C，生长时间为33.1XRD结构分析1；（d）生长时间为51；（e）硝酸锌（Z