CVD法ZnO-Mg(NO3)2-Si制備ZnO納米結(jié)構(gòu)材料的研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料，室溫下其帶隙寬度為3.37 eV，而且具有高達(dá)60 meV的激子束縛能。ZnO是一種優(yōu)質(zhì)的壓電、氣敏及光電材料，已被廣泛的運(yùn)用于光電子設(shè)施、發(fā)光二極管、催化反應(yīng)和氣體傳感器當(dāng)中。目前，研究者已經(jīng)利用化學(xué)氣相沉積法、液相法、模板法、射頻磁控濺射法、金屬有機(jī)氣相外延法、分子束外延法等制備出包括如柱狀、線狀、棒狀、帶狀、管狀、環(huán)狀、四角狀、花狀等多種形貌的ZnO微/納米結(jié)構(gòu)[1-8]。

2、r>　　本文采用CVD法在處理過(guò)的Mg(NO3)2/Si襯底上成功的制備了圓柱狀、六方柱狀、四角狀以及Mg摻雜鉛筆狀氧化鋅微/納米結(jié)構(gòu)。用多種測(cè)試手段詳細(xì)分析了ZnO微/納米材料的微觀結(jié)構(gòu)、組分、形貌和光致發(fā)光特性。另外，我們還研究了MgO層對(duì)ZnO微/納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的影響，以及鎂摻雜對(duì)鉛筆狀 ZnO微納米結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響。本研究主要成果歸結(jié)如下:
　　1.圓柱狀 ZnO微/納米結(jié)構(gòu)
　　預(yù)先在Si(111)襯底上退火生成一層

3、MgO，然后用CVD法在水平管式爐中制備出圓柱狀 ZnO微/納米結(jié)構(gòu)。Si(111)襯底上方的MgO緩沖層提高了ZnO/Si的晶格匹配度，促進(jìn)了氧化鋅微/納米柱的形成。ZnO微/納米柱的直徑在85-900 nm，長(zhǎng)度為200 nm-3μm。在本文中，根據(jù)不同時(shí)期的圓柱狀氧化鋅的圖像，我們?cè)敿?xì)的分析了其生長(zhǎng)機(jī)制和光致發(fā)光特性。
　　2.六方柱狀 ZnO微納米結(jié)構(gòu)
　　我們采用CVD法在附有MgO層的硅襯底上制備出兩種類型六方柱

4、狀 ZnO微/納米結(jié)構(gòu):一種為規(guī)則的單層六方微/納米柱；另一種為雙層的六方微/納米柱(雙向六方柱狀)。整個(gè)微/納米結(jié)構(gòu)都是單晶體，生長(zhǎng)方向?yàn)閇0001]。用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、選區(qū)電子衍射(SAED)和光致發(fā)光譜(PL)等測(cè)試手段對(duì)其結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)、以及生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了分析。
　　3.四角狀 ZnO微/納米結(jié)構(gòu)
　　以ZnO和活性C為原料，在附有MgO層的Si(111)

5、襯底上利用CVD法首次制備了四角狀 ZnO微/納米結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)新穎之處在于，在每個(gè)角上都長(zhǎng)有一個(gè)具有規(guī)則外形的小六方柱，該獨(dú)特的結(jié)構(gòu)必將成為ZnO微/納米家族的一個(gè)新成員。通過(guò)對(duì)這些顆粒表征可以發(fā)現(xiàn)，該四角狀結(jié)構(gòu)屬于六方單晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)方向從角的[0001]方向轉(zhuǎn)變?yōu)樾×街腫0111]?；诎嗣骟w模型和多極性面模型理論，我們對(duì)四角狀結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)進(jìn)行了可行的解釋。
　　4. Mg摻雜鉛筆狀 ZnO微/納米柱結(jié)構(gòu)
　　由于