ZnO-AAO-Si納米結構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體化合物，室溫下禁帶寬度為3.37eV，激子的結合能高達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，化學穩(wěn)定性高，對環(huán)境無污染等優(yōu)點，可以廣泛的應用太陽能異質結電池、染料敏化太陽能電池，光催化、氣敏傳感、場發(fā)射等領域。ZnO納米線及其陣列由于其新奇的物理和化學特性和在納米器件方面潛在的應用前景。越來越受到人們的關注。陽極氧化鋁模板由于其制備簡單，孔徑可調等優(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，采用化學氣相沉積法制備了ZnO/AAO/Si的復合結構。并且研究了煅燒溫度和恒溫時間對化學氣相沉積制備復合結構時的影響。為進一步得到高度有序的ZnO納米結構提供參考，得到的結論如下：
　　 (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。為硅基納米復合材料的制備提供了極好的條件。
　　 (2)以Si基AAO為模板結合CVD的方法制備ZnO/AAO/Si的復合體系。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復合體系。其XRD結果表明，溫度為450℃和600℃時，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，研究了不同恒溫時間與孔徑大小的關系。結果表明：隨著恒溫時間的延長，AAO的孔徑逐漸減小。這是因為在利用AAO為模板制備納米材料時存在壁遮擋效應和孔封閉效應。
　　 (4)以Si基AAO為模板，結合氣相沉積的方法，在800℃和900℃時制備了尖晶石ZnAl2O4納米結構。XRD結果表明在800℃和900℃時均出現(xiàn)了ZnAl2O4