氧化锌晶体生长研究进展
氧化锌晶体生长研究进展
当前生长氧化锌体单晶的方法主要有助熔剂法、水热法、气象沉积法、坩锅下降法等等。
11助熔剂法.助熔剂法是利用助熔剂使晶体形成温度较低的饱和熔体,通过缓慢冷却或在恒定温度下通过蒸发熔剂,使熔体过饱和而结晶的方法。
最先采用这种方法制备氧化镁的是美国的Nielsen等[12]人,得到(0001)取向的透明略微带浅黄色的呈平板状晶体(25mm!1mm)。
1967年,美国的A.B.Chase和JudithA.Osmer用同样的助熔剂应用区域冷却法(LocalizedColling)在不同的温度梯度下,以不同的降温速率,利用氧化镁的自发成核制成了5mm!5mm!3mm的晶体。
2002年,日本的KunihikoOka等人分别用顶部籽晶溶液法(TSSG)和溶液传输浮区法(TSFZ)生长出22mm!4mm及4mm!12mm的晶体。
这是目前报道用助熔剂法生长的尺寸最大的晶体体单晶。
纳米氧化锌的制备现状及研究进展
纳米氧化锌的制备现状及研究进展摘要：本文综述了近几十年来纳米氧化锌制备的发展现状及各自的优缺点，提出了目前研究中存在的问题并对其发展方向进行了展望。
关键词：纳米氧化锌制备研究进展一、引言纳米氧化锌是21世纪的一种多功能新型无机材料，其粒径介于1～100nm之间。
由于粒径比较微小，使得比表面积、表面原子数、表面能较大，产生了如表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等一系列奇异的物理效应。
它的特殊性质使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域都有着重要的应用。
近年来，国内外对其制备和应用的研究较为广泛，且取得了不少成果。
二、纳米氧化锌的制备方法目前，制备纳米氧化锌主要有物理法、化学法及一些兴起的新方法。
1.物理法物理法是采用光、电技术使材料在惰性气体或真空中蒸发，然后使原子或分子形成纳米微粒，或使用喷雾、球磨等力学过程为主获得纳米微粒的制备方法[1]。
用来制备纳米zno的物理方法主要有脉冲激光沉积（pld）、分子束外延（mbe）、磁控溅射、球磨合成、等离子体合成、热蒸镀等。
此法虽然工艺简单，所得的氧化锌粉体纯度高、粒度可控，但对生产设备要求高，且得不到需要粒径的粉体，因此工业上不常用此法。
2.化学法2.1液相法2.1.1直接沉淀法直接沉淀法就是向可溶性锌盐溶液中加入沉淀剂，经过反应形成沉淀物，再通过过滤、洗涤、干燥、煅烧从而制得超细的纳米zno 粉体。
选用的沉淀剂有氨水（nh3·h2o）、碳酸铵（（nh4）2 co3）、碳酸氢铵（nh4hco3）、草酸铵（（nh4）2 c2o4）、碳酸钠（na2co3）等。
该法操作简便易行、所得产品纯度高、对设备要求低且易规模生产，但是存在在洗涤的过程中阴离子难以洗尽、产物粒度分布不均匀、分散性较差、粉体易团聚等缺点。
2.1.2 均匀沉淀法均匀沉淀法是缓慢分解的沉淀剂与溶液中的构晶阳离子（阴离子）结合而逐步、均匀地沉淀出来。
ZnO纳米线的生长与排列
东南大学硕士学位论文ZnO纳米线的生长与排列姓名：赵茂聪申请学位级别：硕士专业：物理电子学指导教师：徐春祥20090301ZnO纳米线的生长与排列作者：赵茂聪学位授予单位：东南大学1.学位论文张献祥钨针尖上氧化锌纳米线的制备和场发射性能研究2009氧化锌(ZnO)纳米材料作为一种宽禁带半导体材料，具有场发射材料所需要的许多性质。
氧化锌纳米材料已经成为场发射材料的研究热点。
虽然有关氧化锌纳米材料的研究已经很多，但是对几根氧化锌纳米线的研究很少。
<br> 本研究的重点和目的就是研究氧化锌纳米线端口和侧壁场发射特性。
为了达到此目的，本实验采用的样品是生长在钨针尖上的氧化锌纳米线。
为了制备适合场发射研究的样品，本研究采用了最简易的生长设备和最常用的制备氧化锌纳米线的方法：直接加热锌粉的方法。
<br> 选取适宜进行氧化锌纳米线场发射性能测试的样品：钨针尖上定向ZnO纳米线和钨针尖上非定向ZnO纳米线。
并对这两种样品分别测试ZnO纳米线端口场发射性能和ZnO纳米线侧壁场发射性能。
获得了令人满意地结果：清晰的氧化锌纳米线端口场发射图像(正六边形的环)。
这一结果是比较新颖的，目前还没有类似的文章报道。
这一结果同时也说明了氧化锌纳米线正六边形端口(0001)面的场发射来自边和角，电场在端面各处分布不均。
对此结果还用ANSYS对氧化锌纳米线端口电场分布进行模拟。
结果显示氧化锌纳米线端口正六边形的角和边处的电场比其他地方大得多。
这正就证明了氧化锌纳米线正六边形端口(0001)面的场发射来自边和角，电场在端面各处分布不均。
<br> 重点分析了一下热处理对端口场发射性能的影响。
结果发现热处理具有正反两面的作用：使场发射稳定和使场发射性能下降。
<br> 氧化锌纳米线侧壁场发射性能测试结果显示相同电压下侧壁发射性能不如端口发射好。
加热处理产生的热量容易使得这些较细的氧化锌纳米线蒸发。
纳米氧化锌光催化降解性能影响因素研究进展
纳米氧化锌光催化降解性能影响因素研究进展摘要：纳米氧化锌因为纳米材料本身独特的效应，使其有着独特的物理和化学性能，在日益重视环境的现在来说，纳米氧化锌的光催化降解性能越来越使人重视，本文对纳米氧化锌光催化降解性能的研究进行综述。
关键词：纳米氧化锌光催化性能影响1引言近年来随着社会科技的不断发展，社会污染也越来越严重，一些污染物自然降解较慢，随着人们的深入研究发现作为半导体的氧化锌因其独特的物理和化学性能，可使污染物在光催化下分解，自半导体的光催化效应发现以来，一直引起人们的重视，原因在于这种效应在环保、水质处理、有机物降解、失效农药降解等方面有重要的应用。
作为一种重要的光催化剂，纳米氧化锌有着比块体氧化锌更强的光催化能力。
一方面，这是因为量子尺寸效应会使半导体能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，从而使纳米氧化锌获得了更强的氧化还原能力；另一方面，纳米氧化锌有比块体氧化锌大得多的比表面积，高比表面积使得纳米材料具有强大的吸附污染物的能力，这对提高催化反应的速度是十分有利的。
[1]2纳米氧化锌的光催化性能影响因素2.1形貌对光催化性能的的影响纳米氧化锌的制备技术决定了纳米氧化锌的微观形貌，进一步决定了其不同的光催化性能，纳米氧化锌的主要形貌有花状、棒状、片状、颗粒状等其他特殊结构。
周小岩等[2制备出三种不同形貌的纳米ZnO粉体，分别为纺锤状，棒状和片状。
纺锤状和棒状显露的（001）晶面相对非极性面其面积很小。
片状ZnO显露的（001）晶面相对非极性面其面积较大。
因此3种相貌的ZnO样品显露（001）晶面的大小顺序依次是：片状＞棒状＞纺锤状，其光催化活性大小也是片状＞棒状＞纺锤状。
经比较得出片状ZnO呈现出较高的光催化活性的结论。
其原因是ZnO晶体显露极性面的面积相对非极性面越大,其光催化活性越高。
特殊形貌的纳米氧化锌也同样受到重视，余花娃等[3]，以乙酸锌和氢氧化钾为原料合成纳米ZnO，该产物呈现形貌均一的海胆状结构。
氧化锌晶体生长研究进展
氧化锌晶体生长研究进展
当前生长氧化锌体单晶的方法主要有助熔剂法、水热法、气象沉积法、坩锅下降法等等。
11助熔剂法.助熔剂法是利用助熔剂使晶体形成温度较低的饱和熔体,通过缓慢冷却或在恒定温度下通过蒸发熔剂,使熔体过饱和而结晶的方法。
最先采用这种方法制备氧化镁的是美国的Nielsen等[12]人,得到(0001)取向的透明略微带浅黄色的呈平板状晶体(25mm!1mm)。
1967年,美国的A.B.Chase和JudithA.Osmer用同样的助熔剂应用区域冷却法(LocalizedColling)在不同的温度梯度下,以不同的降温速率,利用氧化镁的自发成核制成了5mm!5mm!3mm的晶体。
2002年,日本的KunihikoOka等人分别用顶部籽晶溶液法(TSSG)和溶液传输浮区法(TSFZ)生长出22mm!4mm及4mm!12mm的晶体。
这是目前报道用助熔剂法生长的尺寸最大的晶体体单晶。
纳米氧化锌实验报告
实验3 氧化锌纳米阵列的制备【摘要】水热法是合成氧化锌纳米阵列的基本方法之一，通过本实验进一步研究氧化锌纳米线的制备工艺，学会氧化锌纳米线透射率的测量方法，并掌握半导体材料禁带宽度的基本计算方法。
【关键字】水热法纳米线禁带宽度0.引言氧化锌（ZnO）是一种具有纤锌矿结构的Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体，由于其具有优异的光电性质而有很大的使用价值和研究价值，如它对可见光的高透过率,能用作透明导电涂层;具有光电效应,能用于紫外激光器件和太阳能电池等[1]。
为了获得或改善其某一方面的性质，利用各种方法掺杂或制备具有特定形貌的氧化锌纳米材料成为近年来研究的热点。
而水热法制备ZnO纳米材料，以其设备简单、原料廉价、条件易控、适合大面积生长等优点而被广泛采纳。
本实验主要是采用水热法合成氧化锌纳米线，并测量纳米线的透射率，通过计算得出制备的氧化锌禁带宽度为3.34eV，与理论值基本吻合。
1.实验目的1.了解水热合成氧化锌纳米线的原理以及基本操作方法；2.独立制备出氧化锌纳米线；3.掌握纳米线透射率的表征方法和半导体禁带宽度的计算方法；4. 掌握实验数据处理方法，并能利用Origin绘图软件对实验数据进行处理和分析。
2.实验仪器设备和材料清单1.水浴锅、紫外可见分光光度计、量筒、样品瓶、PH试纸、2.试剂：硝酸锌、乙醇胺、正丁醇、高锰酸钾、氨水、酒精、稀硝酸3.实验原理3.1纳米氧化锌概述[2]氧化锌（ZnO）：直接宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3.37 eV ，激子束缚能为60meV。
纳米氧化锌具有非迁移性、压电性、荧光性、吸收和散射紫外线能力等特殊能力，ZnO一维材料的阵列能够加快光生电子、空穴的分离,使电子具有良好的运输性,所以纳米棒、纳米线阵列的制备备受关注。
氧化锌(ZnO)在自然界有两种晶体结构，即纤锌矿结构和闪锌矿结构。
其中稳定相是纤锌矿结构（如左图），属六方晶系，为极性晶体。
制备ZnO一维材料阵列的方法主要有气相沉积法、溅射法或外延法等,这些技术需要昂贵的仪器、苛刻的实验条件,而溶液法则具有设备简单、条件温和等优点。
微波合成纳米氧化锌及其应用研究进展
特点 。
米氧化锌最佳的反应温度都要 比普通方法低 ， 而且
反 应 时问也 减少 凹 （ 见表 １ ） 。与 常规 方 法 相 比 ， 微 波反应 制 备 的纳 米 氧化 锌 无 需 模板 、 表 面 活性 剂
域 的应用 进展 情况 。
１ 微 波技 术在 合成 纳米 氧化 锌过 程 中的应 用
合 物空 间位 阻作用 ， 粒 子在 快速 聚集 时分 散堆 积 ， 从 而产生 交叠 和错 位 ， 进 而形 成 了孔 隙结构 。 晶体 生 长 时 的液 相结 构 和 界 面结 构 非 常 相 近 ， 晶体生 长 主要 是 液 相 中 的不 饱 和 配 位 原 子 （ 离子 ） 转 换 到 固液 生长 界 面的位错 位 置 ， 熔化 、 溶 解 主要是 晶体表 面 的不 饱 和 配 位 原 子 （ 离子） 转 换 到 液 相 结
构， 使配 位结 构 达 到更 饱 和 的过 程 。随 着 液 相 过饱
１ ． １ 微 波法制 备 纳米氧 化锌 的 晶体生 长机理
和度 的增 大 ， 液相 结构 单元 的原 子数 越来越 多 ， 吸 附
水热法 晶体的生长过程一般要经过 ３个阶段 ， 即介质过饱和 、 晶体成核和晶体成长。提 出的理论
氧化锌晶须的制备及生长机理研究
制备方法很多 ， 特别是其中的四针状氧化锌晶须（ ＿ｎ ， Ｔｚ０ ） 以 其独特的三维四针状空间结构， 在耐磨、 减震、 防滑、 降噪、 吸波、
抗 老化 、 抗冲击 、 电、 抗静 抗菌 等： 疗面均具有优 异 的性 能 近年
来有 关 Ｔ Ｚ （ ＿ｎ ） 的制备和应用成为 目前研究 的热 门方 向。本 文 介绍氧化锌晶须的主要形 态和制 备方法 ， 阐述 了氧化 锌 晶须 的
摘要 系统地 介绍 了氧化锌 晶须的不 同形 态和制备方 法（ 氧化 法、 液相 法 、 波辐射 法、 微 离子 交换树 脂法 ） 阐述 ，
了氧化法制备氧化锌晶须的生长机 理及应用前景 。
关键词 氧化锌晶须 制备方法 生长机理
Ｐｒ ｐ ｒ ｔｏ ｎ ｏ ｈ Ｍ ｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｎ Ｗ ｈ ｓ ｅ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｇｒ ｗｔ ｃ ａ ｉｍ ｆＺ Ｏ ｉｋ ｒ
氧化锌晶须是具有纤锌矿晶体结构的直接宽带隙（ ｇ Ｅ一 ３３ｅ ） 导体 材 料， 室 温 下具 有较 大 的激 子 束 缚 能 ．７Ｖ 半 在
（０ ｅ ） ６ｍ Ｖ 。其有多种优 良的物理性 能并 广泛应用 于橡胶 、 陶瓷 、 涂料 以及光 电子等领域 。它有多种形态 ， 为一 维纤 维状 、 主要 一 维管状 、 针状 、 四针状或 多针状 、 棒状或 柱状等 。氧化锌 晶须 的
维普资讯
・１４・ ２
材料导报
２Ｏ 年 １ Ｏ６ １月第 ２ 卷 专辑Ⅶ Ｏ
氧化 锌 晶 须 的制 备及 生 长机 理 研 究
税 安泽 ， 王书媚 ， 刘平安 ，曾令 可 ， 王 慧 ， 小苏 程
（ 华南理工大学材料科学与工程学 院 ， 广州 ５０４ ） １６０
ｔ ｎｍｅｈ ｄ，ｎ ｏ ｘ ｈ ｎ ｅｒｓｎ ｍｅｈ ｄ ｆＺ Ｏ ｉｋ ｒａ ｅｓ ｓｅ ｔ ａｌ ｔｏ ｕ ｅ ． Ｔｈ ｒ ｗｔ ｅｈ ｎｓ ｏ ｉ ｔ ｏ ａ ｄ ｉｎ ｅ ｃ ａ ｇ ｅ ｉ ｔｏ ）ｏ ｎ ｗｈｓ ｅ ｒ ｙ ｔｍａｉ ｌ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｏ ｃ ｙｎ ｅｇ ｏ ｈｍ ｃ ａ ｉｍ ｆ Ｚ Ｏ ｙ ｔｅｏ ｉａｉｎ ｍｅｈ ｄａ ｄ ｉ ｐ ｌ ａｉｎｐ ｏ ｐ ｃ ｒ ｘ ａ ｉｔｄ ｉ ｈｓｓｕ ｙ ｎ ｂ ｈ ｘｄ ｔ ｔｏ ｎ ｔ ａ ｐ ｉ ｔ ｒｓ ｅ ｔａｅｅ ｐ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｔｄ ． ｏ ｓ ｃ ｏ ａ
分析氧化锌材料的研究与进展
迁移率／（ ｃ ｒ ｎ ～・ Ｖ～・ Ｓ － １ ）
电 阻 率 ／（ｎ ・ ｃ ｍ） 热 导 率 ／（ Ｗ ・ ｃ ｍ－ ・ Ｋ ） 热 膨 胀 系数 ／ Ｋ
体排布 。Ｚ ｎ Ｏ的其他物理化学性质见表 １ 。
Ｚ ｎ Ｏ的激 子不 易 发 生热 力 化 ，激 子 束缚 比室 温热 离
２ ０ １ ３ 年第２ １ 期 （ 总第２ ６ ４ 期 ）
中阊高 新技 术企业
ｌ ｃＨ ｝ ¨＾ Ｈｌ ｔ¨ Ｔ ｅ ｃ¨ Ｅ Ｈ Ｔ Ｅ Ｒ ｐ Ｒｌ ；Ｅ ｓ
ＮＯ． ２１ ． ２ ０ １ ３
（ Ｃ ｕ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｙ Ｎ Ｏ． ２ ６ ４）
过统计分析最终获得预测结果 。这种方法在燃气负荷预测 中
占有十分重要的地位 ，在预测值缺失的情况下经常应用 。 ４ ． ２ ． ５ 模 糊理论法 。模糊理论法 在处理不确定 或不完
［ ２ ］ 郑建 国． 大型 天然气管 网仿真计 算引擎的研 究与 实现
【 Ｄ ］ ．西 南石油大学 ，２ ０ １ ２ ． ［ ３ ］ 韩金 丽 ． 复合 型压 缩 天 然 气加 气站 供 应 模 式 研 究 ［ Ｄ］ ． 天津大学 ，２ ０ １ ０ ．
气平衡 。
化 能２ ６ ｍｅ Ｖ 高很 多 ，能高 达６ ０ ｍｅ Ｖ。在室温 下具有 大束缚 能 的激 子更 容易 实现光 效率 的激光 发射 ，所 以Ｚ ｎ Ｏ与Ｚ ｎ Ｓ
（ ４ ０ ｍｅ Ｖ ）、Ｚ ｎ Ｓ ｅ（ ２ ２ ｍ ｅ Ｖ ）、Ｇ ａ Ｎ（ ２ ５ ｍｅ Ｖ）相 比 ，在 室
１ １ ６ ±Ｏ ． ０ ８（ Ｚｎ 面） １ １ ０ ±Ｏ ． ０ ９（ ｏ面 ）
在 空气 中吸收水 和二氧化碳 ，俗称 锌 白。ｚ ｎ ｏ 是一 种宽禁
氧化锌纳米材料简介
目录摘要 (1)1.ZnO材料简介 (1)2.ZnO材料的制备 (1)2.1 ZnO晶体材料的制备 (1)2.2 ZnO纳米材料的制备 (2)3. ZnO材料的应用 (3)3.1 ZnO晶体材料的应用 (3)3.2 ZnO纳米材料的应用 (5)4.结论 (7)参考文献 (9)氧化锌材料的研究进展摘要介绍了氧化锌（ZnO）材料的性质，简单综述一下近几年ZnO周期性晶体材料和ZnO纳米材料的新进展。
关键词：ZnO；晶体材料；纳米材料1.ZnO材料简介氧化锌材料是一种优秀的半导体材料。
难溶于水，可溶于酸和强碱。
作为一种常用的化学添加剂，ZnO广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。
ZnO的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。
此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。
纳米ZnO粒径介于1-100nm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等[1–5]。
下面我们简单综述一下，近几年ZnO周期性晶体材料和ZnO纳米材料的新进展。
2.ZnO材料的制备2.1 ZnO晶体材料的制备生长大面积、高质量的ZnO晶体材料对于材料科学和器件应用都具有重要意义。
尽管蓝宝石一向被用作ZnO薄膜生长的衬底，但它们之间存在较大的晶格失配，从而导致ZnO外延层的位错密度较高，这会导致器件性能退化。
由于同质外延潜在的优势，高质量大尺寸的ZnO晶体材料会有利于紫外及蓝光发射器件的制作。
由于具有完整的晶格匹配，ZnO同质外延在许多方面具有很大的潜力：能够实现无应变、没有高缺陷的衬底-层界面、低的缺陷密度、容易控制材料的极性等。
ZnO纳米线的快速生长机理及其场发射性能研究
ZnO纳米线的快速生长机理及其场发射性能研究郑中华;林建平;杨智【摘要】为了快速制备具有优良场发射性能的ZnO纳米线,对ZnO纳米线的生长机理及场发射性能进行研究.首先采用优化的两步法制备出高长径比的ZnO纳米线,其次采用SEM对ZnO的微观形貌进行表征,然后,在分析形貌特点的基础上,说明了强碱体系下ZnO纳米线薄膜的快速生长机理.最后,对典型样品的场发射性能进行了测试.测试果表明,优化后的两步法,只需3 h即可获得直径为40～50nm,长度为2.2～2.7μm,长径比高达54的纳米线.薄膜的开启电场为3.6 V/μm,阈值场强为9.1 V/um,场增强因子β 高达3391.研究表明,高pH值溶液可以加快ZnO纳米线沿C轴方向的择优生长,获得高长径比的ZnO纳米线,进而获得优良的场发射性能.【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2018(033)009【总页数】6页(P758-763)【关键词】ZnO;纳米线;生长机理;场发射【作者】郑中华;林建平;杨智【作者单位】福建师范大学协和学院 ,福建福州 350108;厦门理工学院福建省功能材料及应用重点实验室 ,福建厦门 361024;西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室 ,陕西西安 710049【正文语种】中文【中图分类】O462.41 引言ZnO纳米材料具有丰富的表面形貌和有序排列的纳米结构，特别是其较大的禁带宽度和室温下较高的激子结合能，使其具有独特的气敏、光学、电学等性质。
特别地，对于一维ZnO纳米材料，其高比表面积、大的长径比以及表现出来的小尺寸效应、量子限域效应，能进一步提高器件的性能，在发展新颖的纳米器件中具有很好的应用潜力。
目前，在太阳能电池[1]、气体传感器[2-3]、紫外探测器[4]、发光二极管[5-6]、场发射显示[7-11]等技术领域中已成为国内外研究的热点。
目前ZnO纳米材料的制备方法可分为以下两大类：一是高温合成法：主要有热蒸发法，金属有机物化学气相沉积法；另一个是低温合成法：主要有液相合成法。