納微米結(jié)構(gòu)的設(shè)計合成、結(jié)構(gòu)表征及發(fā)光性能研究.pdf

1、本文采用“兩步熱蒸發(fā)法”借助氣相制備的基底來設(shè)計合成各種形貌的納米和微米結(jié)構(gòu)，包括基于微米級金屬鋅球基底制備三維海膽狀氧化鋅(ZnO)納米結(jié)構(gòu)、基于二維錫酸鋅基底制備尖端生長一維納米線的氧化鋅納米錐陣列和基于微米級金屬鋅球三維基底制備開裂的氧化硅(SixO)空心球殼?！皟刹椒ā笔侵傅谝徊皆谳^低溫條件下完成模板的制備，第二步在較高溫條件下完成基于模板的各種相應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)的合成，兩步合在一個實驗過程中。對這些納米結(jié)構(gòu)的形貌、成分、晶體結(jié)構(gòu)和

2、物性的表征后分析了各種結(jié)構(gòu)的生長機制和發(fā)光的性質(zhì)。以下是本文的主要研究結(jié)果： 1.兩步法氣相合成海膽狀ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長機制和發(fā)光性能研究第一步在純氬氣保護氣氛中利用熱蒸發(fā)金屬鋅粉在氣流下游沉積制備微米級鋅球微?；?；第二步升高溫度使氧化鋅和石墨反應(yīng)生成非化學比氧化鋅蒸汽，此時利用含10％氧氣的氬氧混合氣體將蒸汽帶到鋅球表面沉積形成氧化鋅緩沖層，為一維氧化鋅納米線生成提供形核基底。我們對產(chǎn)物進行了FE-SEM、XRD、HRTE

3、M的測試，表明合成的納米結(jié)構(gòu)符合預(yù)期結(jié)果，即是一種在球形基地上散發(fā)生長出一維納米線的海膽狀氧化鋅納米結(jié)構(gòu)，球直徑為1-5μm，線徑大約為80nm。在少量海膽狀納米結(jié)構(gòu)的分布的硅片沉底上存在許多直徑在210nm左右的氧化鋅顆粒，這些顆粒影響著發(fā)光譜的峰位，高斯擬合結(jié)果表明含有顆粒的樣品(P2)相對于不含顆粒的樣品(P1)在紫外峰位(396nm)有一個微小的紅移，變?yōu)樽瞎?401nm)的發(fā)射。 2.兩步法制備Zn2SnO4為基底的Z

4、nO納米錐陣列的生長機制和熒光特性第一步在較低溫度下(700℃)純氬氣保護氣氛中利用熱蒸發(fā)金屬鋅粉在氣流下游沉積制備鋅模板，第二步，在較高溫度下(1100℃)蒸發(fā)反應(yīng)氧化亞錫(SnO)和碳粉混合物來制備納米錐陣列。在對產(chǎn)物進行了FE-SEM、XRD、HRTEM的等測試后，我們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物是在錫酸鋅模板上生長的氧化鋅納米錐陣列，并且錐頂端生長了一維氧化鋅納米線。納米錐沿[10-10]方向生長并呈現(xiàn)此方向上的對稱形貌。經(jīng)過晶格失配度計算分析提出

5、了ZnO納米錐與基底取向關(guān)系和生長機理。在熒光發(fā)射特性研究中發(fā)現(xiàn)，發(fā)光譜主要有紫光和綠光兩個來自于氧化鋅納米錐的峰，經(jīng)譜峰Gauss擬合后又發(fā)現(xiàn)在490nm處有一個錫酸鋅基底貢獻的來自于氧缺陷的青綠光峰，這一個嶧事實上也是氧化鋅納米錐的綠光峰展寬的原因。同時，利用納米錐和基底界面處的原子遷移的模型解釋了各種發(fā)光峰的來源。 3.兩步法氣相合成開裂的空心SixO球的生長破裂機制研究第一步在純氬氣保護氣氛中利用熱蒸發(fā)金屬鋅粉在氣流下游