ZnO納米線-片的MBE法制備及結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性研究.pdf

1、ZnO 作為一種優(yōu)異的光電功能材料，在眾多領(lǐng)域如太陽能電池、發(fā)光二極管、氣敏傳感器等方面有著廣泛的應(yīng)用，又由于具有生物兼容性，在生命科學(xué)領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。為了滿足不同需求，人們利用各種生長方法制備了豐富多彩的ZnO 納米結(jié)構(gòu)。
　　 分子束外延（MBE）方法在制備高質(zhì)量ZnO及其摻雜薄膜材料做了大量的研究工作。一方面，MBE系統(tǒng)處于（超）高真空中，能有效地避免其他雜質(zhì)對樣品的干擾；另一方面，MBE法可以通過精確地調(diào)控源材料的

2、蒸發(fā)速率和氣體流量等條件，進(jìn)一步地控制納米材料的生長。本論文主要介紹了利用氧等離子體輔助MBE（P-MBE）法制備ZnO 納米線/片及其性能研究。主要的研究結(jié)果如下：
　　 1.討論了幾種生長因素對ZnO 納米材料的影響，包括襯底溫度、催化劑Au 顆粒的尺寸、O2的流量和生長時間。結(jié)果顯示，襯底溫度較低時，ZnO的XRD 主峰強(qiáng)度較高，而PL譜則相反；催化劑Au 在退火后，其尺寸約為20～200nm；當(dāng)O2 流量為5.2sccm

3、 時，制備出ZnO薄膜結(jié)構(gòu)，當(dāng)O2 流量為5.8sccm時，能制備出ZnO 納米線；隨著生長時間的增加，PL譜的缺陷峰減弱，說明樣品缺陷減少。
　　 2.利用P-MBE 方法，以1nm 厚的Au薄膜為催化劑，基于氣-液-固（VLS）機(jī)制實現(xiàn)了低溫ZnO 納米線陣列在Si(111)襯底表面的生長。FE-SEM 結(jié)果顯示ZnO 納米線陣列整齊地、稠密地垂直生長在襯底上，其直徑為20-30nm，長度約為200nm。XRD和HRTEM

4、結(jié)果表明ZnO 納米線為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，具有沿C軸方向的擇優(yōu)取向。室溫PL譜顯示在380nm 附近有強(qiáng)烈ZnO 本征發(fā)射峰,475-650nm 可見光區(qū)域有較強(qiáng)的發(fā)射峰。探討了ZnO 納米線陣列的生長過程。
　　 3.采用P-MBE的方法制備了高質(zhì)量的ZnO 納米片。FE-SEM 顯示ZnO 稠密地生長在Si(111)襯底上，分布著許多短棒。ZnO 納米短棒上粘附了大量的納米片。這些納米片輪廓清晰，為六邊形纖鋅礦結(jié)構(gòu)。納米片的尺