ZnO一维纳米材料ppt课件.ppt

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1、ZnO一维纳米材料目录1、ZnO一维纳米材料的制备方法2、制备ZnO一维纳米材料的实验设备3、ZnO一维纳米材料结构表征手段4、ZnO一维纳米材料性能表征手段5、ZnO一维纳米材料的性能研究6、小结7、参考文献ZnO一维纳米材料的制备方法一维ZnO纳米结构典型的生长形貌1、ZnO一维纳米材料的制备方法ZnO一维纳米材料的制备方法多种多样,但制备过程中需要解决:一维纳米ZnO直径和长度的控制,在各种基板上对一维纳米ZnO的组装,纳米器件性能测量和应用的要求等。1.1固相法原则上,固相热蒸发技术是一种简单有效的制备一维纳米材料方法,根据生长机理可分为气固(VS)和气液

2、固(VLS)生长方法。通过控制固相反应条件,一维ZnO纳米材料的各种形态已被广泛合成,如:纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带、同轴纳米电缆[1]等,各种异质的ZnO形态结构也已合成,如:四针状、纳米针和纳米桥、纳米弹簧和压电纳米环、纳米悬臂、纳米树枝、纳米笼[2]等。固相法合成ZnO各种形态及阵列,发展其控制过程以及在基板上的组装,必将推动ZnO一维纳米材料的性能研究和应用。1．2液相法液相合成ZnO一维纳米材料通常采用反应物生成Zn(NH3)2+4或Zn(OH)2-4先驱体,随后在一定水热条件下分解生长ZnO。液相合成的各种ZnO形态包括纳米线、纳米棒、纳米管、塔状

3、、花状、棱柱状、多刺球状、雪花状[3]等。GaoX.P[4]等采用改进的两步水热合成,制备出转子状的ZnO结构。ChoyJ.H[5]等在玻璃基板上长出纳米珊瑚礁。TianZ.R[6]等成功制备出纳米ZnO仿生结构珍珠质形态。这些生物形态ZnO纳米材料的合成为ZnO在纳米级仿生材料方面开辟了新的研究领域。除以上两种主要合成一维ZnO纳米材料方法外,还有电化学沉积法、模板法以及各种方法的结合[7]。基于ZnO一维纳米材料合成方法和生长机制的不断发展,综合运用各种合成方法制备出不同类型并具有特定性能的一维功能ZnO纳米材料,探索其生长机制和控制原理、组成结构和物性的关系

4、是当前纳米科学技术研究与发展的关键。气相法是目前生产纳米材料最有效的方法之一。它是以气体为原料，先在气相中通过化学反应形成物质的基本粒子，在经过成核和成长两个阶段合成薄膜、离子和晶体，其特点是纯度高、结晶好、粒度可控，但技术设备要求高，气相法合成ZnO以为纳米结构的方法主要有：化学气相沉积法（CVD）、金属有机化学气相沉积法（MOCVD）、激光脉冲沉积法等1．3、气相法1．4、模板法模板法合成纳米线，就是在限制性介质环境中，如纳米尺度的空穴或网络结构中，沉积所需材料。阳极氧化铝膜(AAM)耐高温、绝缘性好，空洞分布均匀，孔径均一并可控，是使用较广泛的一种模板。一般

5、由高纯金属铝箔在酸性溶液中用电化学氧化方法制备这种制备方法的优点在于：方法灵活多样；制备得到的纳米材料尺寸小且可控；由于模板孔是单分散的，可以得到类似的单分散结构的纳米材料；制备出的纳米材料易于移出模板并收集。2制备ZnO一维纳米材料2．1主要原料与试剂如图：实验中主要用到的原料与试剂2．2主要实验设备及工作原理介绍2．2．1中温管式炉如下图所示：本实验使用合肥日新公司的CVD(G)．06／50／2型中温管式炉制备ZnO一维纳米结构。本设备供半导体器件生产中作高温扩散氧化等工艺使用。主要技术数据为：1．最高使用温度1650℃；工作温度RT,．01600℃；2．炉管

6、实际尺寸060(外径)x1450ram；3．设备温场温差±1．5℃；4．加热元件优质硅钼棒(高温区)；5．最大升温速率3℃∽5℃(高温区)；6．极限真空小于8Pa。一级机械泵：2L／S；配电磁阀。2．2．2磁控溅射镀膜机实验中采用的磁控溅射设备为英国EMITECHTechnologiesLtd．生产的K575XPeltier制冷型高分辨率溅射仪(图2．2)。设备使用“涡轮”泵，前级为旋片式机械泵，整个抽真空过程为自动控制，真空度可调整，以适应铬、金或其它易氧化会属等不同材料要求，定时器可设置成不同的溅射时间。溅射头用Peltier制冷，可得到高性能、精细颗粒的涂层

7、(无需水冷却)，溅射时参数可预设。相关技术规格：真空范围：ATM．1x10～mbar；操作真空：lxl0。mbar到lxl0～mbar；溅射电流：O．150mA；沉积速率：0．20nm／分；溅射定时：0．4分钟；涡轮分子泵：60litres／Secondr极限真空1x10一mbar)。2．3实验部分2．3．1样品制备1衬底准备首先将Si(100)衬底分别放在丙酮和酒精中，超声清洗10分钟后取出冲净吹干。然后将其放在磁控溅射镀膜机上镀金膜，控制溅射电流为30mA，溅射时间为20S。最后得到的金薄膜厚度在10nm左右。2实验过程ZnO纳米棒的制备在合肥同新公司的CVD

8、(G)．0