准一维深色纳米ZnO的水热方法生长及其结构和光学性能的调变

本文以高纯度金属锌箔为Zn和衬底,利用传统的水热合成方法制备了深色的纳米结构ZnO. 研究发现,改变制备温度可以调变ZnO样品的颜色和光学性能,尤其是提高温度可以显著地降低可见光波段太阳能的活性. 推测这种现象与ZnO纳米棒顶端的尖锥形貌密切相关,这种结构加剧了光在ZnO纳米棒之间的折射和反应. 改善ZnO的光吸收能力对于提升ZnO基太阳电池的效率有重要意义.     

醋酸锌热解温度对ZnO纳米棒的结构及光学性质的影响

采用水热法在普通载玻片上热解醋酸锌生成的ZnO种子层上制备ZnO纳米棒, 采用 X射线衍射仪、扫描电镜、分光光度计等测试手段详细研究了醋酸锌热解温度对 ZnO纳米棒的结构和光学性质的影响. 结果表明: 纳米棒的结晶质量、端面尺寸、宏观应力和透射率与醋酸锌热解温度有密切关系. 随着热解温度的增加, ZnO纳米棒具有的c轴择优取向性先增强后减弱, 拉应力先减小后增大, 可见光区的平均透射率先增大后减小. 热解温度为350 ℃时, ZnO纳米棒c轴择优取向性最强, 拉应力最小, 平均透射率最大. 端面尺寸诱导的表面散射 是影响ZnO纳米棒可见光区平均透射率的主要机制. 关键词： 醋酸锌 水热法 ZnO纳米棒     

ZnO纳米棒的低温溶液法制备、光电特性研究及其在有机/无机复合电致发光中的应用

利用水热法制备了垂直于衬底的定向生长的ZnO纳米棒,利用扫描电子显微镜及光致发光的方法对其形貌及光学特性进行了表征,利用场发射性能测试装置对ZnO纳米棒的场发射性能进行了测试.结果表明:利用水热法在较低的温度(95 ℃) 下生长了具有较好形貌和结构的ZnO纳米棒,并表现出了较好的场发射特性,当电流密度为1 μA/cm²时,开启电场是2.8 V/μm,当电场为6.4 V/μm时,电流密度可以达到0.67 mA/cm²,场增强因子为3360.稳定性测试表明,在5 h内,4.5 V/μm的电场下,其波动不超过25%.将制备的ZnO纳米棒应用到有机/无机电致发光中,其中ZnO纳米棒为电子传输层,m-MTDATA(4,4',4″-tris{N,(3-methylphenyl)-N-phenylamino}-triphenylamine) 为空穴传输层,得到了ZnO的342 nm的紫外电致发光,此发光较ZnO纳米棒光致发光的紫外发射有约40 nm的蓝移. 关键词： ZnO纳米棒 场发射 水热法 有机/无机复合电致发光     

两步法制备超疏水性ZnO纳米棒薄膜

采用两步法制备了超疏水性ZnO纳米棒薄膜,在用磁控溅射在普通玻璃衬底上生长一层ZnO籽晶层基础上,利用液相法制备了空间取向高度一致的ZnO纳米棒阵列,经修饰后由亲水性转变为超疏水性.用扫描电子显微镜观察了纳米棒的表面结构,用接触角测量仪测出水滴在ZnO纳米棒薄膜表面的接触角为151°±05°,滚动角为7°.用Cassie模型对ZnO纳米棒薄膜的超疏水性进行了验证. 关键词： ZnO纳米棒 超疏水 两步法     

ZnO纳米棒的制备及紫外探测性能

通过水热法在ITO衬底上成功合成了ZnO纳米棒,并以ITO为电极制备了ZnO纳米棒紫外探测器件。在室温下测试了所制备器件对紫外光的响应性能。测试结果表明,ZnO纳米棒对紫外光有很好的光响应,在0V附近,ZnO纳米棒紫外探测器的灵敏度能达到1500。此外,通过循环测试可以观测到ZnO纳米棒紫外探测器具有良好的重复性和稳定性。     

ZnO纳米棒/CdS量子点的制备及紫外-可见探测性能研究

本文采用水热法在ITO衬底上制备了ZnO纳米棒阵列,然后用化学水浴沉积法在纳米棒上制备CdS量子点。分别利用SEM和XRD对样品形貌和晶体结构进行表征。结果表明,球状的CdS量子点均匀地包覆在ZnO纳米棒表面,且结晶质量较好。基于ZnO纳米棒和ZnO纳米棒/CdS量子点制备的探测器对紫外光都具有很好的响应,然而与ZnO纳米棒探测器相比,ZnO纳米棒/CdS量子点探测器在相同条件下的光电流提高了7倍,为0. 52 mA。此外,ZnO纳米棒/CdS量子点探测器对绿光和蓝光也表现出了很好的响应。     

基于水热法制备的ZnO纳米棒的CO传感器

纳米结构的氧化锌(ZnO)可以吸附大量的气体,并且在吸附了气体之后形成特定的表面态,从而对其导电性产生显著的影响。用水热法在ITO电极之间制备了ZnO纳米棒阵列,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)等表征后发现,制得的ZnO纳米棒具有较好的结晶性。在200℃下,当1.25mg/L的CO气体通过ZnO纳米棒时,ITO电极两端的电流发生了较明显的改变,显示该装置对CO气体具有较明显的响应(灵敏度为18)。可以预见通过改变电极之间生长的ZnO纳米结构形貌,提高纳米结构的表面利用率,以及适当提高测试温度,可以进一步提高传感器的灵敏度。制作的气体传感器具有简单、廉价、环保的特点,对于气体传感器的设计提供了新的思路。     

水热反应中籽晶层对ZnO纳米棒的影响

以Zn(NO3)2·6H2O/HMT为反应物,通过低温水热反应过程,在籽晶衬底上制备了ZnO纳米棒,分别用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪对ZnO纳米棒形貌与晶体结构进行了表征,并研究了不同方法制备的ZnO籽晶层以及籽晶层厚度对ZnO纳米棒形貌及结晶质量的影响.结果表明磁控溅射籽晶衬底上生长的ZnO纳米棒结晶质量最好,而籽晶层的厚度对ZnO纳米棒的垂直取向性有一定的影响.     

水热法制备Co掺杂ZnO纳米棒及其光学性能

采用水热法在石英衬底上以Zn(CH3COO)2.2H2O和Co(NO3)2.6H2O水溶液为源溶液,以C6H12N4(HMT)溶液作为催化剂,在较低温度下制备了Co掺杂的ZnO纳米棒。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所生长ZnO纳米棒的晶体结构和表面形貌进行了表征,考察了Co掺杂对ZnO纳米棒微观结构和对发光性能影响的机制。结果表明:Co掺杂的ZnO纳米棒呈六方纤锌矿结构,具有沿(002)面择优生长特性,Co掺杂使ZnO纳米棒的直径变细;同时室温光致发光(PL)谱检测显示Co掺杂ZnO纳米棒具有很强的近带边紫外发光峰,而与深能级相关的缺陷发光峰则很弱。本研究采用水热法在石英衬底上于较低温度下生长出了具有较高光学质量的Co掺杂ZnO纳米棒。     

湿化学法合成Co掺杂ZnO薄膜的微结构及发光特性

采用湿化学法在ITO玻璃衬底上制备了纳米棒结构的Co掺杂ZnO薄膜.XRD结果表明Co掺杂的ZnO没有出现杂相.SEM结果表明掺杂样品是由ZnO纳米棒团簇结构组成,且团簇的密度随着Co掺杂浓度的增大而增大.光致发光光谱表明Co掺杂导致薄膜的带隙发生红移.     

掺银氧化锌纳米棒的水热法制备研究

利用水热法在直流磁控溅射制备的掺铝氧化锌 (AZO) 种子层上制备了不同形貌和光学性能的掺银ZnO纳米棒, 并采用XRD、扫描电镜、透射谱、光发射谱和EDS谱详细研究了Ag离子与Zn离子的摩尔百分比 (R_Ag/Zn) 及AZO种子层对掺银ZnO纳米棒的结构和光学性质的影响. 随着R_Ag/Zn的增加, 掺银ZnO 纳米棒的微结构和光学性质的变化与银掺杂诱导的纳米棒的端面尺寸变化有关. 平均端面尺寸的变化归结于种子层颗粒大小和颗粒数密度不同导致掺入的Ag离子的相对比例不同. 溅射15 min的AZO种子层上生长的ZnO纳米棒由于缺陷增多导致在可见光区的发光峰明显强于溅射10 min 的AZO种子层上、相同R_Ag/Zn 条件下生长的ZnO纳米棒. Ag掺杂产生的点缺陷增多导致可见光区PL波包较宽. 纯ZnO纳米棒的微结构与种子层厚度导致的结晶度和颗粒大小有关. 关键词： ZnO纳米棒 水热法 Ag掺杂 直流磁控溅射     

ZnO纳米花的制备及其性能

利用化学气相沉积法, 在铜箔上成功制备出形似自然界中刺球花的ZnO纳米花结构. 实验进一步研究了氧气和氩气流量比例分别为1:150, 1:200, 1:250和1:400时对ZnO纳米花结构和性能的影响. 结果表明, ZnO纳米花上的ZnO纳米棒的长径比随氧气氛的减少而减小; 在氧气和氩气流量比例为1:250时制备出的ZnO纳米花尺寸均匀、形貌均一、花型结构最完美. ZnO 纳米花的室温光致发光谱表明, 随着氧气氛的减少, 可见区域的发光从一个波包变成一个宽峰, 且与锌空位相关的缺陷发光峰在减弱, 与氧空位相关的缺陷发光峰在增强. 基于实验结果, 提出了一种在铜箔上制备ZnO纳米花结构的生长模型.     

氧化锌纳米棒的生长过程研究

利用高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙酸锌的配合物作为前驱体,在300 ℃温度下煅烧,并制备了氧化锌纳米棒。生成的产物用XRD,TEM,SAED等测试方法进行了表征。为了研究氧化锌纳米棒的生长过程,我们通过控制制备前驱体所需原料的比例不变,改变在300 ℃温度下煅烧的时间,分别为0.5, 3, 12和24 h,来观察生成产物的形貌特征。实验发现在110 ℃温度下干燥的前驱体中已经有氧化锌微晶生成;在300 ℃温度下煅烧0.5 h后就出现了明显的由几个纳米大小的微晶所组成的氧化锌纳米棒;煅烧3 h后的产物是结构非常完整的径直单晶ZnO纳米棒;12和24 h煅烧前驱体生成的ZnO纳米棒长度有所增加,ZnO的量基本保持不变。实验发现氧化锌的生长是沿着c轴方向,但是在横向也有生长方向。     

联合体驱使生长法制备ZnO纳米棒及其表征

在常压环境下采用联合体驱使生长(Aggregation-driven growth)法在镀有ZnO纳米薄膜的医用盖玻片衬底和锌箔上制备了不同直径、高取向、密集生长的ZnO纳米棒阵列结构,发现平均直径与生长时间呈线性关系。X射线衍射(XRD)谱图中出现了较强的(002)峰,表明制备的纳米棒阵列具有高度c轴择优生长取向;高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和选区电子花样衍射图谱(SAED)结果表明我们得到的单根纳米棒为沿(002)生长的单晶结构。分析确定盖玻片上的纳米棒阵列是以ZnO纳米薄膜缓冲层上的ZnO种子颗粒为成核点生长形成的。     

氧化锌纳米棒形貌控制及其在钙钛矿太阳能电池中作为电子传输层的应用

在钙钛矿电池中, ZnO纳米棒的垂直性是影响器件效率的关键因素. AZO(ZnO:Al)玻璃作为一种廉价的透明导电衬底,由于与ZnO纳米棒无晶格失配,有望获得最佳垂直性.然而目前在大气环境下,以AZO为衬底、ZnO纳米棒为电子传输层的钙钛矿太阳能电池还鲜有报道.本文通过水热法制备ZnO纳米棒作为电子传输层,系统研究不同条件对ZnO纳米棒的形貌及结晶性能的调控规律,分析其微观生长机理.并在此基础上于大气环境下制备太阳能电池,将以AZO为衬底在大气条件下制备的钙钛矿光伏器件的最佳效率从目前文献报道的7.0%提高到9.63%.这对丰富钙钛矿电池的设计思路及进一步降低成本具有重要意义.     

多环类苝四甲酸二酐插入层对ZnO纳米棒和聚合物复合太阳电池性能的影响

以ZnO纳米棒和聚[2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV)的复合体系作为光敏层制备了太阳电池.为了增大电池的光吸收,在ZnO纳米棒与MEH-PPV之间插入了有机n型小分子多环类苝四甲酸二酐(PTCDA),制备了不同厚度的PTCDA、结构为ITO/ZnO纳米棒/PTCDA/MEH-PPV/Au的太阳电池.实验发现,插入PTCDA后,电池在可见光区的吸收增强,光生激子数量增大,光电流密度增大.当蒸镀的PTCDA厚度为40 nm时,薄膜的粗糙度适中,表面形貌较为平滑,器件性 关键词： 有机太阳电池 ZnO纳米棒 聚合物     

单晶ZnO纳米棒的H2O2辅助水热法制备与表征

以二水醋酸锌和氢氧化钠为起始原料,采用H2O2辅助水热法制备了粒径分布均匀的ZnO纳米棒,用XRD、FTIR、FESEM、HRTEM和SEAD等手段对其进行了表征.结果表明,制备的ZnO纳米棒是单晶体,具有六边形截面并沿[0001]晶体方向生长.光致发光谱(PL)测试结果表明,添加H2O2制得的ZnO纳米棒在390nm...     

水热合成ZnO:Cd纳米棒的微结构及光致发光特性

采用水热法制备了ZnO和不同掺杂浓度的ZnO:Cd纳米棒,通过SEM,XRD、拉曼光谱等的分析,研究了ZnO和ZnO:Cd的微结构并测试分析了其光致发光特性.结果表明,ZnO和ZnO:Cd纳米棒呈六角纤锌矿结构,Cd掺杂使得纳米棒体积更小.由于内部张应力的影响,Cd掺杂使得材料光学带隙减少.当掺杂浓度为2%时,合成的材料光致发光谱中出现了位于2.67 eV处,由导带底和Zn空位(VZn)缺陷能级跃迁造成的蓝光发射峰,并且Cd的掺入使得位于2.90 eV附近的紫光发射峰强度增强,对于研究ZnO蓝紫发光器件具有重要的意义.     

Al和Sb共掺对ZnO有序阵列薄膜的结构和光学性能的影响

采用水热合成法在预先生长的ZnO种子层的玻璃衬底上制备出Al和Sb共掺ZnO纳米棒有序阵列薄膜. 通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和选区电子衍射分析表明:所制备的薄膜由垂直于ZnO种子层的纳米棒组成, 呈单晶六角纤锌矿ZnO结构, 且沿[001]方向择优生长, 纳米棒的平均直径和长度分别为27.8 nm和1.02 μm. Al和Sb共掺ZnO纳米棒有序阵列薄膜的拉曼散射分析表明:相对于未掺杂ZnO薄膜的拉曼振动峰(580 cm^-1), Al和Sb共掺ZnO阵列薄膜的E₁(LO)振动模式存在拉曼位移. 当Al和Sb的掺杂量为3.0at%,4.0at%,5.0at%,6.0at%时, Al和Sb共掺ZnO阵列薄膜的拉曼振动峰的位移量分别为3,10,14,12 cm^-1. E₁ (LO) 振动模式位移是由Al和Sb掺杂ZnO产生的缺陷引起的. 室温光致发光结果表明:掺杂Al和Sb后, ZnO薄膜在545 nm处的发光强度减小,在414 nm处的发光强度增加. 这是由于掺杂Al和Sb后, ZnO薄膜中Zn_i缺陷增加, O_i缺陷减少引起的. 关键词： Al和Sb共掺ZnO薄膜 纳米棒有序阵列 结构表征 拉曼散射     

原子力显微技术研究ZnO纳米棒的压电放电特性

在原子力显微镜的接触扫描模式下,研究了半导体ZnO纳米棒的压电放电特性.采用两步湿化学法制备沿c轴择优生长的ZnO纳米棒阵列;利用镀Pt探针接触扫描ZnO纳米棒获得峰值达120 pA电流脉冲,脉冲持续时间可达30 ms,电流脉冲与纳米棒的形貌存在对应关系.镀Pt探针与ZnO纳米棒接触形成肖特基二极管,I-V特性研究表明放电的ZnO纳米棒压电电势必须大于03 V,以驱动肖特基二极管并输出电流;放电时肖特基二极管的结电阻达吉欧(GΩ)量级,是影响压电电势输出的主要因 关键词： ZnO 纳米棒 压电放电 肖特基接触