一維氧化物納米結(jié)構(gòu)的制備與物性研究.pdf

1、低維納米材料具有與體材料明顯不同的物理、化學、生物特性，日益成為當今納米科技領(lǐng)域的研究熱點。氧化物半導體納米材料具有制備工藝簡單、成本低廉、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在鋰電池、太陽能電池、光降解、光催化、傳感器、場發(fā)射器件等各領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，因此研究氧化物半導體納米材料具有重要意義。在本文中，我們對ZnO、SnO2納米結(jié)構(gòu)的制備、磁性能、發(fā)光、傳感及場發(fā)射等性能進行了系統(tǒng)研究，主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　 ⑴Cu摻雜氧化錫納米

2、線的制備及性能研究。用熱蒸發(fā)沉積法制備出了Cu摻雜SnO2納米線結(jié)構(gòu)。所制樣品通過XRD，SEM，HRTEM，EDS以及PL等手段進行了表征，研究了Cu催化劑對SnO2納米結(jié)構(gòu)的發(fā)光、場發(fā)射及磁性的影響作用。Cu摻雜SnO2納米線的變溫光致發(fā)光譜顯示，發(fā)光中心在590nm，630nm和677nm處。該樣品具有良好的場發(fā)射性能，開啟電場為2.9 V/μm，閾值電場為4.8 V/μm，是一種很有潛力的場發(fā)射陰極材料。我們在Cu摻雜SnO2納

3、米線中觀察到了室溫鐵磁性，而所制樣品中并不存在磁性元素，我們初步研究了其磁性起源，并基于第一性原理計算方法研究了Cu離子對磁性的作用。
　　 ⑵Cu摻雜氧化鋅納米片的制備和性能研究。用熱蒸發(fā)沉積法制備出了Cu摻雜的三角狀ZnO納米片。所制樣品通過XRD， SEM， HRTEM， EDS以及PL等手段進行了表征，研究了Cu催化劑對ZnO納米結(jié)構(gòu)明顯的影響作用，ZnO納米片具有良好的場發(fā)射性能，開啟電場為3.1 V/μm，場增強因子

4、約為3250，是一種很有潛力的場發(fā)射陰極材料。我們在Cu摻雜ZnO納米片中觀察到了室溫鐵磁性，而所制樣品中并不存在磁性元素，我們對該磁性起源進行了初步研究。
　　 ⑶CuO在宏觀氧化物納米材料制備中的催化作用研究。在其他工藝參數(shù)不變的條件下，在源材料中加入適量的CuO，可對制備ZnO、 SnO2、 In2O3等納米材料起到重要的催化作用。我們用此法成功的制備出了宏觀的梳狀、帶狀及樹枝狀ZnO、Z字形及帶狀SnO2、宏觀In2O3

5、等結(jié)構(gòu)，長度可達1.5cm，重復(fù)性良好，容易從中分離出單晶結(jié)構(gòu)單元，為科學研究提供重要的物理平臺。我們分析了氧化銅在納米材料制備中的催化作用，提出了相應(yīng)的生長機制，并選用單根Z字形SnO2帶，研究了其濕度傳感性能。
　　 ⑷氧化物納米材料的制備及場發(fā)射性能研究。場發(fā)射性能取決于場發(fā)射陰極材料的功函數(shù)和場增強因子，ZnO、 SnO2都是良好的候選陰極材料，該類材料的納米結(jié)構(gòu)具有豐富的表面形態(tài)，有較大的場增強因子，我們通過結(jié)構(gòu)簡單、