ZnO纳米杆的生长和发光特性研究

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ZnO纳米棒的结构及其光学性质研究[1]

第１期王鹛等：ＺｎＯ纳米棒的结构及其光学性质研究９７２结果与讨论２．１样品表征ＺｎＯ样品的Ｘ射线衍射结果如图１所示．可见样品Ａ和Ｂ结晶性都很好．和Ｘ射线标准卡片相比较（卡片号：０５－－０６６４），这两个样品均为纯的六角结构．图１（ａ）中的衍射峰明显地比ｌ（ｂ）中的要宽，这说明样品Ａ中纳米棒的平均结晶尺寸要比样品Ｂ中的小．样品Ａ和Ｂ的透射电子显微照片如图２所示．两个样品中都形成了ＺｎＯ纳米棒．而纳米棒的长径比随不同的制备条件的变化而变化．当前躯体溶液的ｐＨ值为８时（样品Ａ），棒是直径为３０ｎｍ长度为３００ｎｍ．当前躯体溶液的ｐＨ值为１３时（样品Ｂ），棒是直径变化很小但长度明显地变短了．因此，样品Ａ中的纳米棒的长径比和样品Ｂ中的相比要大些．图２中的选择区域电子衍射插图进一步证明了，样品Ａ中纳米棒的结晶要优于样品Ｂ中的．两个ＺｎＯ样品的拉曼光谱如图３所示．位于３３２，３８３，４３８，５８３，９８７，１１０１和１１５４ｃｍ－１处的振动峰都出现在两条曲线中．所有这些峰的归属都是在对官能团的理论分析的基础上而得出的．我们对振动峰进行归属并将其和以往的报道结果相对比，可以看到我们对振动峰的测量结果和以往的结果是一致的‘６＿８］．２０／（ｏ）（ａ）样品Ａ（ｂ）样品Ｂ图１Ｘ射线衍射（ａ）样品Ａ，（ｂ）样品Ｂ．（ａ）和（ｂ）的插图分别为相应的Ｚｎ０纳米棒的选择区域电子衍射．图２透射电子显微镜照片２．２室温下的光致发光光谱图４显示了室温下两个ＺｎＯ粉末样品在３２５纳米激光的激发下的光致发光光谱．由图可见，两个样品都有两个发射峰，一个窄峰位于～３．２ｅＶ，一个宽峰位于～２．０ｅＶ．位于～３．２ｅＶ（＂－－３８０ｎｍ）的近紫外峰来源于激子的复合发光［ｇ］，而位于２．０ｅＶ（～６００ｎｍ）的峰来自于导带或浅施主能级与深能级缺陷的氧空隙间的复合发光［１０。

．对于样品Ａ和Ｂ，他们的可见发光对紫外发光积分强度的比分别是３．０９和２．１０．这说明，在这两个样品中有较多的深能级缺陷，这些缺陷导致了激子发射的猝灭和氧缺陷发射的增强．２．３温度依赖的光致发光光谱我们研究了样品Ａ的温度依赖的光致发光光谱．样品Ａ的激子发射能量随温度变化的散点如图５所示．随着温度的增加，样品Ａ的激子跃迁能量都降低了．考虑到激子声子耦合，激子能量随温度的变化服从玻色一爱因斯坦方程ｍ］：ｅ（丁）＝Ｅｏ－Ａ／Ｅｅｘｐ（ＯＥ／Ｔ）一１］，（１）这里，￡。

ZnO多枝纳米棒水热法生长及其光学性质

E m ail : xulei@ ncw u. edu . cn
316
武汉大学学报( 学版 )
第 52 卷
方状、直径 100 nm. 但图 1( b) 开始出现分枝状 ZnO
2
2. 1
实验结果和讨论
纳米结构 ZnO 样品的 SEM 和 XRD 表征图 1 显示了不同生长时间的一组样品的 SEM
样品中氧空位缺陷越多绿峰越不同生长时间的zno纳米结构的pi曲线分别表示生长时间为1234h的样品的pinmnm3530251510050035nmnm不同生长时间的zno纳米结构的pi高斯拟合谱图图中ad分别为生长时间1234h的pi高斯拟合谱图
第 52 卷第 3 期 2006 年 6 月
武汉大学学报( 理学版 ) J. W uhan U niv. ( N at. Sci. Ed. )
, 这种方法不需要任何模板和
收稿日期 : 2005 12 19 通讯联系人 E mail: jcl i@ acc l ab. w hu . edu. cn 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 ( 10575078) 作者简介 : 许磊 ( 1978 ) , 男 , 硕士生 , 现为华北水利水电学院讲师 , 从事功能半导体纳米材料研究 .
图 3 不同生长时间的 ZnO 纳米结构的 PL 谱
曲线 ∀ ~ #分别表示生长时间为 1, 2, 3, 4 h 的样品的 PL 谱
棒) 氧间隙缺陷数量与氧空位缺陷数量的比值明显低于样品 ( a) , 而且趋于稳定值 . 比较图 4( a) 与图 4 ( b~ d) 的拟合谱强度 , 不难发现, 图 4( b~ d) 的绿峰强度的增加多于黄峰强度的增加. 说明分叉样品中的氧空位缺陷相对增多 . 这表明 Z nO 纳米棒的分裂可能与结构中缺陷的种类和数量及其引起的应力有关. 多枝 Z nO 纳米棒更详细的生长机制有待于进一步研究.

氧化锌纳米线的生长及其光电性能分析

氧化锌纳米线的生长及其光电性能分析氧化锌（ZnO）纳米线作为半导体材料，在光电领域具有重要的应用价值。

本文将对氧化锌纳米线的生长过程以及其光电性能进行深入分析。

首先，我们来介绍氧化锌纳米线的生长过程。

氧化锌纳米线的生长通常通过化学气相沉积法或者热蒸发法来实现。

在化学气相沉积法中，金属锌粉或氧化锌粉末被加热至一定温度，使之升华成为气相物质。

然后，氧化锌的前驱物质被引入反应室，与锌原子相遇并沉积在衬底表面形成氧化锌纳米线。

而在热蒸发法中，则是将金属锌置于高温环境中，通过蒸发的方式使锌原子沉积在衬底表面并与氧气反应生成氧化锌纳米线。

其次，我们来讨论氧化锌纳米线的光电性能。

氧化锌纳米线具有优异的光电特性，主要体现在光电转换和光学传感器方面。

首先是光电转换方面，氧化锌纳米线的带隙能够调控其能带结构，使其在紫外光范围内具有较高的光电转换效率。

此外，氧化锌纳米线的高表面积和导电性能也使其成为光电器件中的理想材料。

在光学传感器方面，氧化锌纳米线的导电性能和表面活性使其能够实现对环境中光、气体等信息的高灵敏检测。

最后，我们来探讨氧化锌纳米线的应用前景。

随着纳米技术的不断发展，氧化锌纳米线作为半导体材料在光电领域的应用将会越来越广泛。

例如，氧化锌纳米线可用于柔性电子器件、太阳能电池、光学传感器等领域。

通过进一步研究和优化氧化锌纳米线的生长和光电性能，将有助于推动其在光电领域的应用，并为相关领域的技术发展提供新的思路和方法。

通过对氧化锌纳米线的生长及其光电性能进行分析，我们可以更好地了解这一材料在光电领域的潜力和应用前景。

相信随着科学技术的不断发展，氧化锌纳米线将会为人类创造出更多的科技奇迹。

ZnO纳米材料的制备及其发光特性的研究

ZnO纳米材料的制备及其发光特性的研究本文采用溶胶-凝胶法（Sol-Gel）在石英基片上制备了Al掺杂ZnO（AZO）薄膜的种子层,采用水热法制备了Al掺杂ZnO纳米棒（AZO NR）及Al掺杂ZnO纳米管（AZO NT）,同时采用液相还原法制备了Cu修饰的AZO纳米管（AZO/Cu NT）。

得出以下结论:1.采用溶胶-凝胶制备AZO纳米薄膜,分析Al掺杂浓度、预热温度、退火温度和匀胶机的旋涂速率等工艺条件对ZnO薄膜性能的影响。

结果表明:样品在Al掺杂浓度为1.5 at.%、预热温度和退火温度分别为400℃和900℃时结晶质量最好,晶粒分别均匀,薄膜的光催化效率也最好;匀胶机的旋涂速率直接影响薄膜的择优取向性,速率为60 r/min时,样品的所有XRD特征峰齐全,表明制备的样品为氧化锌的六角纤锌矿结构,当速率增大到3000 r/min时ZnO样品呈（002）择优取向。

2.采用水热法制备AZO NR,分析Al掺杂浓度、水热温度、水热时间、聚乙烯亚胺和种子层厚度工艺条件对AZO NR性能的影响。

结果表明:Al掺杂浓度为4 at.%、水热温度95℃和水热时间为10 h时样品的结晶质量最好、内应力最小,样品的长径比最大;种子层的厚度越大,纳米棒越致密,而聚乙烯亚胺能有效的减小纳米棒的直径。

3.采用二次水热法制备AZO NT,用化学沉积法制备AZO/Cu NT,分析H2O2的量对纳米棒形貌的影响及不同形貌的样品对甲基橙（MO）光催化性的影响。

结果表明:H2O2为20 ml时AZO NR呈管状,且AZO/Cu NT表现出良好的光催化性能。

ZnO纳米棒有机材料异质结电致发光特性的研究的开题报告

ZnO纳米棒有机材料异质结电致发光特性的研究的开题报告题目：ZnO纳米棒有机材料异质结电致发光特性的研究一、研究背景ZnO是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景，尤其是在光电子学领域。

近年来，ZnO纳米棒因其具有优异的物理和化学性能而备受关注，并被广泛用于光电、检测、传感、光催化等领域。

同时，ZnO纳米棒还可与有机材料形成异质结，并表现出独特的电学和光学性质，对物理学研究和电子器件应用具有重要意义。

二、研究目的本项目旨在通过制备ZnO纳米棒有机材料异质结，并研究其电致发光特性，探究该异质结电子输运和发射机理，为光电子器件的应用提供基础科学研究支持。

三、研究内容和方法1. 制备ZnO纳米棒：采用水热法制备ZnO纳米棒，利用SEM、TEM等技术对样品进行形貌和结构表征。

2. 合成有机材料：选择具有较好光电特性的有机材料，如聚合物和小分子，并使用溶液法或真空蒸发法将其沉积在ZnO纳米棒表面。

3. 构建异质结：将上述有机材料和ZnO纳米棒进行加热或转移印刷，形成ZnO纳米棒有机材料异质结，利用XRD、UV-vis吸收光谱、PL光谱等手段对样品进行表征。

4. 研究电致发光特性：采用电致发光测试系统对样品进行测试并分析其光电特性和电学特性。

四、研究意义和预期结果通过制备ZnO纳米棒有机材料异质结并研究其电致发光特性，可以深入探究该异质结的电子输运和发射机理，为电子器件的设计和制备提供理论指导。

同时，该研究也有助于揭示纳米材料与有机材料相互作用的基本规律，为纳米光电子学的发展提供重要的科学支持。

预期结果为制备成功具有较高电致发光性能的ZnO纳米棒有机材料异质结，并探究其光电机制。

ZnO纳米结构光学性质与器件应用研究

ZnO纳米结构光学性质与器件应用研究近年来，纳米材料的研究引起了广泛的关注，其中氧化锌（ZnO）纳米结构因其独特的光学性质和广泛的器件应用潜力而备受研究者的关注。

本文将深入探讨ZnO纳米结构的光学性质，包括其光吸收、光发射和光散射等方面，同时讨论其在光电器件中的应用前景。

首先，我们将着重研究ZnO纳米结构的光吸收特性。

由于ZnO纳米材料具有较大的比表面积和量子尺寸效应，使得其对光的吸收率增强。

实验研究表明，在紫外光区域（约370 nm以下），ZnO纳米结构的吸收显著增强，这归因于其能带结构的尺寸量子限制效应。

此外，通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面修饰等手段，还可以实现对光吸收特性的调控，从而提高光电转换效率。

其次，我们将探讨ZnO纳米结构的光发射特性。

ZnO纳米结构表现出独特的发光行为，包括紫外发光和可见光发光，并且在可见光区域表现出强烈的绿色光发射。

这种特殊的光发射行为主要源于ZnO纳米结构的局域化态缺陷和表面态缺陷。

实验研究发现，通过调控纳米结构的形状、尺寸和缺陷控制等方式，可以有效地改变其发光行为，为光电器件的设计和制备提供了新的思路。

此外，我们将介绍ZnO纳米结构在光散射方面的应用研究。

由于其高度结构化和可控性，ZnO纳米结构具有出色的光散射性能，可广泛应用于太阳能电池、光电传感器和光学波导等器件中。

特别是在太阳能电池领域，将ZnO纳米结构应用于光散射层可以显著提高光电转换效率。

此外，通过设计多层结构和优化形状等手段，还可以进一步提高其光散射性能，为光学器件的发展提供了新的途径。

最后，我们将展望ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景。

随着纳米技术的不断发展和深入研究，ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景逐渐展现。

例如，利用ZnO纳米结构可实现高效的太阳能电池、高灵敏的光电传感器和高性能的发光二极管等器件。

此外，通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面改性等手段，还可以进一步提高其器件性能和稳定性。

ZnO纳米线的自催化生长、微结构和荧光特性

［要］采用高温碳还原ｚ０粉末获得了大量直径约为４ｍ的ｚ０纳米线．过ｘ射线衍射、电子能谱、描电摘ｎ０ｎｎ通光扫镜、射电镜对其微结构特征进行了深入的研究．果表明ｚ０纳米线的生长机理不同于传统的气一（ｐｒｏ．，透结ｎ固Ｖａｏ－１ｓｄ
２ＫｅｂｒｔｒｆＬｏＤｉｎｉｎｌＭａｅｉｌｎｐｉａｉｎＴｅｈｏｏｙ，ｉｉｔｙｏｕａｉｎ，．ｙＬａｏａｏｙ０ｗｍｅｓｏａｔｒａｓａｄＡｐｌｃｔｏｃｎｌｇＭｎｓｒｆＥｄｃｔｏ
关键词：ｎ纳米线；一固生长机理；荧光光谱ＺＯ气液一
文献标识码：Ａ文章编号：０Ｏ一５Ｏ（Ｏ８Ｏ１０９Ｏ２０）４—０５Ｏ０５一５
中图ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分类号：４２３Ｏ８．
Ｓｌ－ｔｌｔｃＧｒｗｔｅｆＣａａｙｉ０ｈ，ＭｉｒｓｒｃｕｅａｄｏｐｔｃＩＥｍｉｓ０ｆｃ０ｔｕｔｒｎｉａｓｉｎ０
ＸｉｎｔｎＵｎｖｒｉ。ａｇａ１１５Ｃｈｎ）ａｇａｉｅｓｙＸｉｔｎ４１Ｏｉａｔｎ
【ｓａｔＺ（ｎｎｗｒｓｗｔｈｉｔｒａｏｔＯｎｈｖｅｎｓｎｈｓｅｉｈｙｅｙａｓｌＡｂｔｃ】ｎ）ａｏｉｉｔｅａｅｂｕｍａｅｂｅｙｔｅｉｄｉｈｇｉｄｂｉｅｒｅｈｄｍｅ４ｚｎｌｍｐ

纳米ZnO的可控生长及光致发光性能

通人Ｎ气和Ｏ气。将气氛热处理程控高温炉的ｚｚ反应温度分别控制在８ｏＣ，ｏ￣９０，５￣９ｏＣ，５ ℃ 分别保持５０分钟。控制同一温度下的氮气流量，流量０２控制在１～２ｓｃＮ２量控制在５～８ｓｃ００ｃｍ，流Ｏ０ｃｍ。具体实验条件如表１和表２所示。
２１年５月０１第１６卷第３期
西安邮电学院学报ＪＲＮＡ ’ ＮＮＩＲＩＹＯＴＳＡＮＤＴＥＥＯＭＭＵＮＩＡＯＯＵＬＯＦＸＩＡＵＶＥＳＴＯＦＰＳＬＣＣＴＩＮＳ
Ｍａ０１ｙ２１Ｖ１１ｏ３ｏ．６Ｎ．
恒温区，ｉ１１底片放在ＺＳ（１）ｎ粉的正上方，抛光面其向下，Ｚ与ｎ粉相距约１ｃ然后将其置于刚玉管ｍ，中。其中保护气体Ｎ。的纯度要求９．９以上。９９９用机械泵将反应室内的空气抽至５Ｐａ以下后，始开升温，温度升到反应环境温度时，始缓慢均匀地在开
件的情况下发现蓝绿光的红移是由于氧空位和锌填隙影响的结果。
学性能，引起了物理、化学及材料科学领域科学家的极大关注，近期材料领域的研究热点之一。由于是在可见光区高达９以上的透过率以及良好的导Ｏ电性能［，ｎ３ＺＯ作为透明电极和窗口材料而被用于］太阳能电池［，４因其辐射损伤小，］特别适合在太空材料中使用，下一代光电子应用材料［］为５。王中林等人［］７的报道中，ｎ大多是在镀金的硅片上生ＺＯ长的，鸣宇等人［提出生长的原料是用ＺＯ和周９］ｎ

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０引言
氧化锌（ｎ作为一种直接宽带隙半导体（温下ＺＯ）室３３Ｖ）在室温下有很高的激子结合能（０ｍＶ）因此．７ｅ，６ｅ，
２ｃｏｌｆｈｓｓａｄＴｃｎｌｙＷｕａｎｅｉ，Ｗｕａ３０２Ｃｉａ．ＳｈｏｏＰｙｉｎｅｈｏｇ，ｈｎＵｖｒｔｃｏｉｓｙｈｎ０７，ｈｎ）４
ＡｂｔａｔＷｅｌａｉｎｄａｒｙｆｍｏｏｒｓａｎｎｎｒｄｒｕｃｓｆｌｙｔｅｉｄｕｉｇｓｒｃ：ｌｌｅｒｓｏｎｃｙｔＺＯａｏｏｓｗｅｅｓｃｅｓｌｓｎｈｓｅｓｎ — ｇａｌｕｙｚｚｎｏｄｒｔｅｍａｖｐｒｔｎｍｅｈｄａｉｅｅｔｉｏｉｃｉｎ．Ｔｅｍｏｐｏｏｉｓｗｅｅｃａａ — ｉｃｐｗｅｒｌｅａｏａｉｔｏｔｄｆｒｎｒｗｄｒｔｓｈｒｈｌｇｅｒｈｒｃｈｏａｆｌｅｏｔｒｅｙＳｅｉｄｂＥＭ，ＸＲｚＤ，ＳＡＥＤ，ＨＲＥａｄＰ、Ｔｅｒｓｌｈｗｄｔａｎａｏｏｓｐｓｅｓｈｘ — ＴＭｎＬｈｅｕｔｓｏｅｈｔＯｎｎｒｄｏｓｓｅａｓＺ
ｇｎｒｔｔｃｕｅｈｅｎｎｒｓｇｏｏｇｔｅｄｅｔｎｏ［０１，ａｄｔｅｓａｅｏｅｏａｃｙａｓｕｔｒ．Ｔａｏｏｒｗａｎｉｃｉｆ００］ｎｈｐｆｔｍｉｌｓｌｒｄｌｈｒｏｈｈｓ
ｗｈｏｅｈｘｇｎｗｈｎＺｎｖｐｏｎａｏａｈａｉｅｔｏｄｈｅａｏａｏｅａｐｓｔｌｅａｏｅａｒａｄＡｒｇｓｆｗｔｔｅｓｍｅｄｒｃｉｎａｘｇｎｌｃｎｔｏｐｏｉｅｌｎｄｒｃｉｎ．ＴｈｉｆｒｎｅｏｏｈｐｅｄｐｎｓｏｈｉｅｅｔＺｎｖｐｒｐｅｓｒ．ＴｅＰＬｓｅｔｕｉｅｔｏｅｄｆｅｅｃｆｔｐｓａｅｅｄｎｔｅｄｆｒｎａｏｒｓｕｅｈｐｃｒｍｉｄｃｔｄｔａｎＯａｏｏｓｇｖｉｈｇｅｎｌｇｔｅｓｉｎｎｉａｅｈｔＺｎｎｒｄａｅｈｇｅｉｈｍｉｓｏ．ｒＫｅｒ：Ｏ；ｎｎｒｄｓｌｉｍｅｔｒｓａｒｗｔｙｗｏｄｓＺｎａｏｏ；ａｇｎｎ；ｃｔｌｇｏｈ；ｌｍｉｓｅｃｒｐｒｙｙｕｎｅｃｎｅｐｏｅｔ
ＧｒｗｔｎｏｏｕｉｓｅｅｏｏｈａｄｐｈｔｌｍｎｅｃｎｃｆＺｎＯ
ＬＡＩ－ｉＴＡＮＹＬＵｈｏｊｎＩＮＧＨＩｑｎ，Ｉｕ，ＩＺａ－ｉｕ
（ＤｐｒｅｔｆｈｓｓａｄＥｅｔｎＳｉｔｉ，ｕｙｎｏｍｌｏｅｅｕｙｎ７０２Ｃｉａ１ｅａｔｎｙｉｎｌｃｏｃｎｆＬｏａｇＮｒａＣｌｇ，Ｌｏａｇ４１２，ｈｎ；ｍｏＰｃｒｅｉｃｌ
第４期
２００７年１０月
应用技术研究・
ＺＯ纳米杆的生长和发光特性研究ｎ
梁会琴，田玉刘照军，
（．１洛阳师范学院物理与电子科学系，河南洛阳４１２；．７０２２武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉４０７）３０２
摘
要：用简单的真空热蒸发纯ｚ工艺，ｎ粉在顺逆气流不同的情况下，直接在硅片上生长出比较定向的单
晶ＺＯ纳米杆阵列．用扫描电子显微镜（Ｅ、一ｎＳＭ）ｘ射线衍射（Ｒ）选区电子衍射（ＡＤ、ＸＤ、ＳＥ）高分辨透射电镜
（ＲＥ和室温光致发光谱（Ｌ，究了ＺＯ样品的结构、ＨＴＭ）Ｐ）研ｎ形貌和光学性质．结果表明：ｎＺＯ纳米杆为具有六方纤锌矿的单晶结构，纳米杆沿着为完整六边形，气流时顶部为六棱逆
锥．这种顶部形貌的不同，由于顺逆气流对应不同的锌蒸汽压而引起的、光致发光谱表明制备的ＺＯ纳米是ｎ杆具有较好的绿光光挚｝能．生关键词：氧化锌；纳米杆；定向性；晶体生长；发光特性
中图分类号：Ｎ０．１０８．Ｔ３２；７２７４文献标识码：Ａ文章编号：０３０７（０７０－４２３１０－９２２０）４０６－０
维普资讯
信阳师范学院学报：自然科学版
第２０卷
・
ＪｕｎｌｏｉｙｎｒｌＵｉｅｓｔｏｒａｆＸｎａｇＮｏｍａｎｖｒｉｙ
ＮａｒｌＳｉｎｅＥｉｏ１２ｏ４Ｏｃ．ＯｒｔａｃｅｃｄｔｎＶｏ．０Ｎ．ｔ２０ｕｉ７