氧化鋅微納米結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)及特性研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種直接寬帶隙半導(dǎo)體,其室溫禁帶寬度為3.37eV,激子束縛能為60meV。由于ZnO的激子能夠在室溫下穩(wěn)定存在,因而被認(rèn)為是替代GaN的制備光電器件的理想材料。
　　 本文主要采用水熱法可控生長(zhǎng)氧化鋅微納米材料,在此基礎(chǔ)上研究其光學(xué)、電學(xué)及磁學(xué)性質(zhì)。首先,我們通過調(diào)控生長(zhǎng)條件分別制備了氧化鋅微納米柱、微納米柱薄膜、多孔球和多孔薄膜,并深入探討了其生長(zhǎng)機(jī)理,我們發(fā)現(xiàn)襯底上的氧化鋅籽晶層和反應(yīng)前驅(qū)液中檸檬酸鈉在反

2、應(yīng)過程中起著決定性的作用:襯底控制著成核過程,而檸檬酸鈉則決定了產(chǎn)物的晶相。因此,我們通過控制氧化鋅籽晶層和反應(yīng)前驅(qū)液成分,就可以非常容易地選擇性生長(zhǎng)氧化鋅微納米柱、陣列薄膜,多孔球以及多孔薄膜的方法。
　　 接著我們研究了微納米柱薄膜的導(dǎo)電性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該薄膜具有優(yōu)良的導(dǎo)電特性,其載流子遷移率達(dá)到了54.8cm2·V-1·s-1,載流子濃度為-2.73×1018cm-3。簡(jiǎn)單的工藝,低廉的成本以及突出的電學(xué)性能將會(huì)使這種結(jié)

3、構(gòu)具備極大潛在應(yīng)用價(jià)值。為了深入了解這種材料的導(dǎo)電機(jī)制,我們分別利用光致發(fā)光譜,電子順磁共振譜和X射線光電子能譜,對(duì)樣品進(jìn)行了詳細(xì)地分析,結(jié)果表明樣品中存在大量的間隙氫缺陷,這可能是微納米柱薄膜n型載流子的來源。
　　 另外我們研究了氧化鋅多孔球的光學(xué)及磁學(xué)性能。通過熱分解新型的多孔材料(Zn5(OH)8Ac2·2H2O,LBZA)就可獲得具有巨大比表面積(42m2／g)的氧化鋅多孔球,這種結(jié)構(gòu)的氧化鋅還未見報(bào)道。更有意思的是我