ZnO-AAO-Si納米結(jié)構(gòu)的制備及其光電性能研究.pdf

1、ZnO是一種直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體化合物，室溫下禁帶寬度為3.37eV，激子的結(jié)合能高達(dá)60meV，是一種優(yōu)異的紫外光電材料。ZnO具有成本低，外延生長溫度低，化學(xué)穩(wěn)定性高，對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛的應(yīng)用太陽能異質(zhì)結(jié)電池、染料敏化太陽能電池，光催化、氣敏傳感、場發(fā)射等領(lǐng)域。ZnO納米線及其陣列由于其新奇的物理和化學(xué)特性和在納米器件方面潛在的應(yīng)用前景。越來越受到人們的關(guān)注。陽極氧化鋁模板由于其制備簡單，孔徑可調(diào)等優(yōu)勢成為最常用的制備陣列

2、化納米材料的模板之一。
　　 本文以Si基AAO為模板，采用化學(xué)氣相沉積法制備了ZnO/AAO/Si的復(fù)合結(jié)構(gòu)。并且研究了煅燒溫度和恒溫時(shí)間對化學(xué)氣相沉積制備復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)的影響。為進(jìn)一步得到高度有序的ZnO納米結(jié)構(gòu)提供參考，得到的結(jié)論如下：
　　 (1)以真空蒸鍍的方法在Si上蒸鍍一層約1000nm厚的Al膜。以0.3M草酸為電解液，在電壓40V，溫度為7℃的條件下，采用二次陽極氧化的方法制備Si基AAO模板。這種方法得到

3、的Si基AAO模板的有序度已接近直接在Al基上得到的AAO模板。為硅基納米復(fù)合材料的制備提供了極好的條件。
　　 (2)以Si基AAO為模板結(jié)合CVD的方法制備ZnO/AAO/Si的復(fù)合體系。以Zn粉、C粉的混合物為源材料，分別在450℃、600℃、700℃的條件下制備得到ZnO/AAO/Si復(fù)合體系。其XRD結(jié)果表明，溫度為450℃和600℃時(shí)，由于其生成的ZnO極少，因此在XRD圖譜中未觀察到ZnO晶體的衍射峰。因此我們認(rèn)為

4、采用CVD法在Si基AAO模板中組裝ZnO的最適溫度為700℃。
　　 (3)在700℃條件下，研究了不同恒溫時(shí)間與孔徑大小的關(guān)系。結(jié)果表明：隨著恒溫時(shí)間的延長，AAO的孔徑逐漸減小。這是因?yàn)樵诶肁AO為模板制備納米材料時(shí)存在壁遮擋效應(yīng)和孔封閉效應(yīng)。
　　 (4)以Si基AAO為模板，結(jié)合氣相沉積的方法，在800℃和900℃時(shí)制備了尖晶石ZnAl2O4納米結(jié)構(gòu)。XRD結(jié)果表明在800℃和900℃時(shí)均出現(xiàn)了ZnAl2O4