ZnO納米材料及Al摻雜對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、ZnO是一種有多種應(yīng)用前景的光電子材料，它在壓電式轉(zhuǎn)換器、表面聲波器件、光波導(dǎo)管、變阻器、透明導(dǎo)電氧化物、自旋功能器件和紫外光發(fā)射器等器件中具有廣泛的應(yīng)用。室溫下的禁帶寬度為3.37eV,使其成為一種可以覆蓋可見光到紫外光范圍的新型發(fā)光材料。Al摻雜ZnO透明導(dǎo)電薄膜(AZO)，因其具有優(yōu)良的光電特性，有望成為繼氧化銦錫透明導(dǎo)電薄膜(ITO)之后，在紫外到可見光范圍內(nèi)具有高導(dǎo)電性的新型半導(dǎo)體材料，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文

2、采用溶膠-凝膠輔助水熱法方法制備ZnO納米點(diǎn)陣及Al∶ZnO納米棒陣列材料，并對(duì)其形貌結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，探討了各種納米結(jié)構(gòu)形貌出現(xiàn)的機(jī)理和發(fā)光起源。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　 1、采用溶膠-凝膠輔助水熱法制備ZnO薄膜，獲得了多樣化的ZnO納米點(diǎn)陣。研究了不同配比和PH對(duì)樣品形貌和結(jié)構(gòu)的影響。SEM圖譜顯示，通過調(diào)節(jié)PH值，可獲得不同形貌的納米棒陣列結(jié)構(gòu)。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，高的PH值更有利于形成棒狀結(jié)構(gòu)。XRD圖譜分

3、析結(jié)果顯示，采用這種技術(shù)制備的ZnO納米結(jié)構(gòu)具有沿<002>方向擇優(yōu)取向生長。
　　 2、采用PL光譜和透射光譜系統(tǒng)分析了樣品的光學(xué)性質(zhì).通過對(duì)透射光譜的研究發(fā)現(xiàn)，成分配比及溶液中的PH值影響可見光的透射率。通過對(duì)透射光譜的吸收邊擬合，發(fā)現(xiàn)提高配比成分導(dǎo)致帶邊吸收向短波方向移動(dòng)。PL光譜研究表明，樣品在可見光區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)的發(fā)光帶，發(fā)光峰強(qiáng)度隨配比量和PH值增加而增大。在對(duì)可見發(fā)光進(jìn)行高斯擬合時(shí)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)強(qiáng)的紅光發(fā)射光帶，分析認(rèn)為紅光

4、發(fā)射來源于Vo缺陷發(fā)光。
　　 3、采用溶膠-凝膠輔助水熱法制備了Al摻雜的Al∶ZnO(AZO)納米材料，并獲得了單晶結(jié)構(gòu)納米棒陣列，并且系統(tǒng)地研究了Al摻雜對(duì)氧化鋅納米棒形貌和結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的影響。SEM結(jié)果顯示，AZO具有六角形結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)納米棒的直徑可以通過調(diào)節(jié)Al含量得到控制。通過對(duì)樣品的XRD分析發(fā)現(xiàn)，AZO薄膜沿c軸方向擇優(yōu)取向生長，同時(shí)Al含量影響薄膜的結(jié)晶質(zhì)量。透射光譜顯示，AZO薄膜的吸收邊隨Al含量增加向長波