ZnO基Ⅱ型納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備與光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、低維半導(dǎo)體納米材料由于其具有獨(dú)特的理化特性近來(lái)得到了人們的廣泛關(guān)注。半導(dǎo)體納米線(xiàn)已經(jīng)成為納米科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)問(wèn)題?；诎雽?dǎo)體納米線(xiàn)的納米器件已經(jīng)應(yīng)用到光電子器件、能量轉(zhuǎn)換、生物醫(yī)藥、光學(xué)器件等各個(gè)領(lǐng)域。其中,ZnO作為近些年來(lái)新興的一種半導(dǎo)體材料,在光電子領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。我們以ZnO納米結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),研究了基于ZnO納米線(xiàn)的Ⅱ型納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)。Ⅱ型納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)由于其特有的能帶結(jié)構(gòu),近年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。我們?cè)诒疚闹醒芯恳恍㈱n

2、O基Ⅱ型納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成、形成機(jī)制以及光學(xué)性質(zhì)的例子。
　　 本文的主要工作就圍繞著以ZnO為基礎(chǔ)的Ⅱ型納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)展開(kāi)。
　　 (1)利用化學(xué)氣相沉積法和溶液法分別合成了ZnO納米結(jié)構(gòu),并研究了其光學(xué)性質(zhì)。通過(guò)使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)ZnO籽晶層和濺射的方法生長(zhǎng).Au薄膜引導(dǎo)ZnO納米陣列的生長(zhǎng)。通過(guò)化學(xué)氣相沉積法合成了ZnO納米陣列。除了氣相蒸發(fā)法之外,在水相和有機(jī)相中也分別合成了ZnO納米結(jié)構(gòu)。在水相中,通

3、過(guò)調(diào)節(jié)還原劑的濃度可以改變納米線(xiàn)的形貌。在有機(jī)相中,通過(guò)改變表面活性劑的電性可以調(diào)節(jié)ZnO納米結(jié)構(gòu)的形貌。
　　 (2)通過(guò)熒光發(fā)射光譜、激發(fā)光譜、瞬態(tài)光譜以及交溫?zé)晒夤庾V的手段研究了ZnO:Se納米棒中很強(qiáng)的橙光發(fā)射。從而說(shuō)明Se雜質(zhì)在ZnO橙光發(fā)射中的作用,通過(guò)一個(gè)模型描述了橙光發(fā)射的過(guò)程。
　　 (3)氣相法制備了ZnO:Se納米棒。通過(guò)氣相沉積的方法合成了ZnO-ZnSe納米環(huán)。通過(guò)微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析說(shuō)明了這個(gè)納米環(huán)的

4、形成機(jī)制。同時(shí)測(cè)試了其光學(xué)性能,同樣發(fā)現(xiàn)了很強(qiáng)的橙光發(fā)射。我們通過(guò)對(duì)ZnO-ZnSe之間的能帶結(jié)構(gòu)的分析,說(shuō)明了橙光發(fā)射的過(guò)程。
　　 (4)利用金屬輔助刻蝕法合成了硅納米線(xiàn)陣列。我們研究了硅納米線(xiàn)的形成過(guò)程,金屬納米粒子在刻蝕中的作用以及金屬納米顆粒在刻蝕過(guò)程中運(yùn)動(dòng)過(guò)程。通過(guò)對(duì)比將硅片浸沒(méi)在不同濃度的金屬離子中和不同的浸泡時(shí)間,探討了由于Ag納米顆粒的形貌不同導(dǎo)致的最后得到的硅納米陣列的形貌差異。
　　 (5)通過(guò)調(diào)節(jié)

5、刻蝕液中氧化劑的濃度使得硅納米線(xiàn)表面出現(xiàn)了多孔結(jié)構(gòu)。我們?cè)谶@種多孔硅納米線(xiàn)中發(fā)現(xiàn)了硅在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的熒光發(fā)射。我們對(duì)比了不同的氧化劑濃度和不同電阻率的硅片中的熒光發(fā)射,嘗試對(duì)這些硅納米線(xiàn)中的熒光發(fā)射現(xiàn)象給予總結(jié)。
　　 (6)使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積的方法將ZnO納米結(jié)構(gòu)包覆到硅納米線(xiàn)陣列中,研究了不同生長(zhǎng)條件得到的兩種ZnO納米結(jié)構(gòu)。對(duì)這兩種ZnO-Si復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和光學(xué)性質(zhì)的表征。將ZnO包覆到多孔硅納米線(xiàn)上,使多