ZnO納米晶的水熱生長(zhǎng)及紫外光電性能調(diào)控.pdf

1、ZnO作為一種新型直接帶隙半導(dǎo)體材料,室溫下禁帶寬度為3.37eV,激子束縛能為60meV,在藍(lán)紫光發(fā)光二極管、紫外探測(cè)器、透明導(dǎo)電薄膜、太陽(yáng)能電池、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、傳感器以及自旋電子等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。近年來(lái),氧化鋅的能帶工程一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。ZnO材料中摻雜某些特定元素可調(diào)控其能帶,在深紫外探測(cè)器方面有著極為重要的應(yīng)用。
　　本文主要以硝酸鋅為鋅源、硝酸鎂提供摻雜離子,去離子水為溶劑,利用高溫混合水熱法制備ZnO及其

2、Mg摻雜納米晶。通過(guò)XRD、SEM和TEM、紫外可見(jiàn)、紫外熒光分光光度計(jì)等測(cè)試手段對(duì)制備的納米晶進(jìn)行了分析和表征。研究了水熱條件(堿度、混合溫度、表面活性劑)對(duì)非摻雜ZnO納米晶結(jié)構(gòu)、形貌和光學(xué)性質(zhì)的影響。探索了高溫混合水熱法制備的Mg摻雜ZnO納米晶的帶隙隨Mg摻雜組分之間的變化關(guān)系。
　　水熱條件(堿度、混合溫度、表面活性劑)對(duì)非摻雜ZnO納米晶的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性質(zhì)有重要的影響,研究表明,所用的高溫混合水熱提供了一種ZnO窄

3、尺寸分布的球形顆粒納米晶的寬生長(zhǎng)窗口,其堿度和溫度范圍分別為(0.1-0.6mol·L-1)和(160-200℃)?；旌蠝囟雀哂?00℃和表面活性劑存在時(shí),有利于ZnO納米棒的形成。高溫混合水熱法制備ZnO納米晶的優(yōu)化溫度和堿度條件分別為200℃和0.1 mol·L-1。不同生長(zhǎng)條件下獲得的ZnO納米晶光致發(fā)光光譜只包含由激子復(fù)合而產(chǎn)生的385nm附近的紫外激子發(fā)射峰。
　　采用高溫混合水熱制備了MgxZn1-xO納米晶,研究表明

4、鎂摻雜濃度低于50％時(shí)(x值小于或等于50%),MgxZn1-xO納米晶未出現(xiàn)相分離,呈六方單相結(jié)構(gòu)。而當(dāng)鎂摻雜濃度高于60%時(shí)(x值大于或等于60%時(shí)),MgxZn1-xO納米晶出現(xiàn)相分離,分離雜相為Mg(OH)2。
　　通過(guò)Mg摻雜可連續(xù)調(diào)控MgxZn1-xO納米晶的光學(xué)帶隙研究發(fā)現(xiàn),鎂摻雜濃度低于50%時(shí)(x值小于或等于50%),MgxZn1-xO納米晶的光學(xué)帶隙隨著組分濃度增大而增大,其值可在3.23eV-3.39eV連續(xù)