水熱法制備ZnO納米結(jié)構(gòu)及其性能表征.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種十分重要的寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體材料,室溫下的禁帶寬度為3.37 eV,激子束縛能達(dá)60 meV,被廣泛應(yīng)用于光電、壓電、稀磁等領(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文采用水熱法制備了不同形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu),分別探討了其成型機(jī)理；研究了各實(shí)驗(yàn)參數(shù)對納米ZnO形貌的影響；采用正交實(shí)驗(yàn)法在鍍Ag的Si基底上制備了定向有序的一維ZnO納米桿陣列,并對其浸潤性能和壓電性能進(jìn)行了表征。具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)用Zn片和

2、甲酰胺水溶液建立反應(yīng)體系,采用水熱法制備出了桿狀、針狀、管狀和花狀的ZnO納米納米結(jié)構(gòu),采用SEM對樣品表面形貌進(jìn)行了表征并引用晶體的螺型位錯(cuò)生長機(jī)制和晶體生長的熱力學(xué)模型對其成型過程進(jìn)行了分析。最后采用XRD分析了各樣品的物相組成,結(jié)果表明我們獲得的納米ZnO是六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)同時(shí)證明了采用水熱法可以制備出多種ZnO納米結(jié)構(gòu)。
　　 (2)分析了溫度、時(shí)間、初始甲酰胺濃度、緩沖層等對ZnO納米結(jié)構(gòu)形貌的影響,其結(jié)論如下:在

3、一定的溫度范圍內(nèi)增加反應(yīng)溫度、延長反應(yīng)時(shí)間、提高甲酰胺水溶液濃度均可以使.ZnO納米結(jié)構(gòu)的尺寸增大。但是當(dāng)溫度超過一定范圍,溶液環(huán)境紊亂,容易在基底的不同部位形成不同形貌的納米ZnO結(jié)構(gòu)。濃度過高,時(shí)間過長均會使則ZnO納米結(jié)構(gòu)之間傾向于聯(lián)結(jié)形成致密的ZnO薄膜。不同的緩沖層會影響形核密度和ZnO納米結(jié)構(gòu)的定向生長。
　　 (3)采用正交實(shí)驗(yàn)法在鍍Ag的Si基底上制備了定向有序的一維ZnO納米桿陣列結(jié)構(gòu),并采用SEM和XRD進(jìn)行

4、了表征。
　　 (4)對正交試驗(yàn)制備的定向有序一維ZnO納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了壓電性能測試和浸潤性能測試。壓電測試結(jié)果表明:在一定范圍內(nèi),面掃描獲得的最大輸出電流信號隨著長徑比增大而增大,采集到的電流信號密度隨著桿間距的增大而增大；浸潤性能測試結(jié)果表明:通過在襯底上構(gòu)造ZnO納米桿陣列可以使表面的疏水性能提高,超疏水表面的獲得主要跟ZnO納米桿的桿徑和密度有關(guān),試驗(yàn)中獲得了接觸角達(dá)到159.6°的超疏水表面,并采用Cassie-模型計(jì)算