宽温区内ZnO纳米线的CVD可控生长方法研究

以Zn粉为材料,采用CVD法在宽温区内可控生长ZnO纳米线.利用SEM对产物进行了微观分析,考察了反应温度与升温时间对ZnO纳米线形貌的影响.用ZnO纳米线制成光电导型紫外光探测器,并测试了该器件的性能,考察了所得ZnO纳米线的光电特性.研究工作表明:用CVD法制备ZnO纳米线时的反应温度不限于某一个特定值,而是常压下在419.5℃以上的温区内均可进行,该宽温区ZnO纳米线CVD合成法的关键在于优化和匹配生长温度与加热时间两个参数.对紫外光探测器的性能测试结果表明,ZnO纳米线具有良好的紫外光电响应特性.     

新型ZnO一维纳米材料的制备及其应用

近年来新型的一维ZnO纳米材料如取向ZnO纳米线、纳米带、纳米环、纳米螺旋等不断被发现,它们表现出不同于其他结构的优异的光、电、磁性能吸引了研究人员的广泛注意.基于这些新结构的新器件如纳米发电机、纳米线场效应晶体管、纳米线传感器、纳米线太阳能电池等为解决能源、环境、生物、电子、光电、空间等方面的问题提供了新的有效的解决方案.本文就新型的ZnO一维纳米材料的制备方法、生长机理以及它们新的应用作一个综述.     

导电聚苯胺线膜修饰ZnO纳米棒阵列的可控制备及其紫外探测性能

基于p-n结的光生伏特效应可构筑性能优异的UV探测器,本文采用水热法可控制备竖直排列的氧化锌纳米棒阵列(n型ZnO-NRs),利用原位聚合法在ZnO-NRs表面上修饰p型聚苯胺线膜(PANI-NWs),再组装成ZnO-NRs与ZnO-NRs/PANI-NWs紫外探测器。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)光谱表征样品的形貌、结构与光学性质。并通过电化学工作站测定电流-时间(I-t)和电流电压(I-V)曲线,表征其光响应性能。结果表明,制备的ZnO-NRs/PANI-NWs材料阵列排列整齐,界面接触良好,孔隙均匀。ZnO-NRs/PANI-NWs探测器在检测365 nm紫外光时,光电流为2.73×10^-4 A;检测254 nm紫外光时,光电流为1.44×10^-4 A。其光电流为ZnO-NRs探测器的4~10倍,ZnO-NRs和PANI-NWs之间形成的p-n结增强了光电导。用ZnO-NRs/PANI-NWs材料组装成的UV探测器体现出稳定性好,响应速度快,恢复时间短,电流增益高等优点,为开发高性能紫外光电探测器提供数据支撑。     

中国科大提出一种纳米线界面掺杂的新策略

<正>近日,中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室在界面掺杂调控研究中取得新进展,实现了ZnO单纳米线光电性能优质集成。相关研究成果发表在5月21日出版的Adv.Mater.杂志上。ZnO纳米线有着完美的光学纳腔结构和室温下丰富的多量子态耦合作用,不仅是凝聚态物理和量子光学领域的重要研究对象,也是纳米尺度紫外光子学和光电器件的候选材料之一。要实现纳米尺度的优质紫     

以NH4Cl为矿化剂水热合成ZnO自组装微纳米结构

采用NH4Cl为矿化剂,以金属锌片为锌源,水热合成出多种不同形貌的ZnO微纳米结构.其中ZnO纳米棒及铅笔都沿[001]方向生长,结晶性很好.在水热条件下, ZnO纳米棒通常倾向于自组装成花状的结构.本文从鲍林电负性的角度揭示了形成这些微纳米结构的化学反应机理,分析了Cl 和NH+4在这些微纳米结构形成过程中所起的作用.研究结果表明:温度和填充度对ZnO纳米结构的结晶性和形貌也有重要的影响.当温度从150 ℃升至180 ℃时,ZnO纳米晶的结晶性明显更好.当填充度从60;增加到80;时,除了形成ZnO纳米棒花状自组装结构以外,在金属锌片表面还趋于生成大量的ZnO微球.     

ZnO/Fe2O3复合结构的制备及光电化学性能研究

采用水热法在FTO导电玻璃上制备出大面积高能面裸露的ZnO纳米片阵列.采用旋涂法在纳米片表面制备Fe2O3纳米颗粒形成ZnO/Fe2O3复合结构.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光吸收光谱和三电极光电测试系统对复合薄膜的结构组成、形貌、光学性能和光电化学性质进行了表征和分析.研究结果表明,随着Fe2O3复合次数的增加薄膜的光吸收范围逐步拓宽到可见光区,ZnO/Fe2O3复合结构光电极的光电流明显高于单纯的ZnO纳米片阵列光电极.     

片状ZnO薄膜的制备及其在DSSC中的光电性能研究

采用均匀沉淀法在导电玻璃基体上制备ZnO前驱体薄膜,然后热分解前驱体制备出ZnO薄膜用作染料敏化太阳能电池(DSSC)的光阳极.使用XRD和SEM对ZnO薄膜的结构和形貌进行表征.讨论了n(尿素)/n(Zn2+)、Zn2+浓度、均匀沉淀反应温度、薄膜焙烧温度等工艺因素对ZnO在DSSC中的光电性能影响.结果表明,均匀沉淀法制备ZnO薄膜为六方纤锌矿结构,ZnO薄膜以片状在基体上生长.优化的ZnO薄膜组装的DSSC在100mW/cm2下的短路电流为5.39 mA/cm2,开路电压为O.516 V.     

不同基底对电沉积制备ZnO纳米棒薄膜 光电转换性能的影响

选取不同的导电支撑物(FTO、ITO、不锈钢网、Ni网)作为基底,在其表面采用相同的电沉积参数制备得到ZnO纳米棒薄膜,详细探讨了不同基底物理化学性质对ZnO基光阳极形貌及光电性能的影响.研究表明:以ZnCl2与O2为前驱体,分别在未做预处理的空白FTO、ITO、Ni网、不锈钢网上施加-1.0 V的沉积电位,反应3600 s后均可得到棒状结构的ZnO纳米薄膜,但纳米棒的直径、密度以及结晶性相差较大.经紫外漫反射测试发现,虽然各基底上ZnO纳米薄膜对太阳光的响应范围相一致,但玻璃基底相较于柔性金属网基底具有较小的禁带宽度,电子跃迁所需能量较小.此外,I-V测试结果表明基于玻璃基底的ZnO基DSSC相较于柔性金属丝网基光阳极具有较大的光电转化效率,最高可达0.38;.     

籽晶辅助化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列

采用籽晶辅助化学水浴沉积法,即先用磁控溅射法在硅片上制备c轴取向的ZnO薄膜,以此作为籽晶层,利用化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD),研究了ZnO薄膜籽晶层的沉积温度、水浴温度和前驱体溶液中Zn源的初始浓度等对ZnO纳米棒阵列生长的影响,由此得到了结晶性好且几乎垂直于衬底方向的ZnO纳米棒阵列的生长条件,为制备基于ZnO纳米棒阵列的器件提供了条件.     

水热釜中不同位置对ZnWO4薄膜性能的影响

采用水热法制备ZnWO4薄膜,研究了基体在反应釜不同位置对ZnWO4薄膜及其在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的光电性能的影响.采用XRD、SEM、UV-Vis、I-V及EIS对ZnWO4薄膜的结构、形貌及光电性能进行了表征.结果表明,反应釜不同位置得到的ZnWO4薄膜,均属黑钨矿型结构.薄膜的致密程度和厚度由反应釜顶部到底部依次增加,并且组成薄膜的颗粒由椭圆球状逐渐变为纳米棒状.位于水热反应釜中部位置生长的ZnWO4薄膜组装的DSSCs光电转换效率最高.     

ZnO纳米线的水热法生长

本文采用两步湿化学法在玻璃衬底上制备了ZnO纳米线。首先,利用Sol-gel方法在载玻片上制备含有ZnO纳米颗粒的薄膜作为“种子”衬底。然后,利用水热法在“种子”衬底上生长了高度取向的ZnO纳米线。并对“种子”衬底和随后生长的ZnO纳米线进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子形貌图(SEM)和原子力显微镜(AFM)等分析。结果表明“种子”衬底为大范围内纳米颗粒均匀一致的ZnO薄膜。通过水热法制备的ZnO纳米线的直径在50～80nm,平均直径为60nm,长度大约为2μm。该ZnO纳米线除了具有很强的紫外发光(399nm)外,还在蓝光(469nm)和绿光(569nm)波段有较弱的光致发光现象。     

ZnO纳米线/纳米棒混合阵列的制备及其光致发光性能研究

使用无催化剂热蒸发法,在ZnO/Si薄膜衬底上制备了ZnO纳米线/纳米棒混合阵列.其中,纳米线的直径为10～20nm,纳米棒的直径为60～160 nn,二者混合在一起垂直生长于衬底表面.从衬底的上游到下游位置,混合,阵列中纳米线的含量逐渐下降,纳米棒逐渐增多.室温光致发光测试发现尺寸较小的纳米线阵列的紫外光发光强度比大尺寸纳米棒阵列高约5倍.持续激发光照射下,纳米线阵列的发光强度逐渐上升,停止光照后又逐渐下降到初始值,这可以用纳米线表面O2分子的解吸附和吸附过程来理解.     

Zn基ZnO纳米线的水热合成及其光催化性能

以Zn片为基底和锌源,采用正丁胺-水热体系原位生长Zn基ZnO纳米线薄膜.薄膜的形貌、结构、比表面积及光谱性质采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、比表面仪(BET)、荧光光谱仪(PL)及紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis-DRS)进行分析,薄膜的光催化活性通过紫外光降解甲基橙来评价.结果表明,所生长的Zn基ZnO纳米线薄膜对甲基橙具有良好的光催化活性和循环使用性.水热生长12 h的ZnO样品因长径比大,致密度高,比表面积大,结构中的氧空位浓度高,光催化活性最高.     

PbS/CdS纳米晶共敏化ZnO纳米线太阳能电池的性能研究

以Zn (Ac)2·2H2O为原料在强碱性条件下合成一维结构的ZnO纳米线,SEM结果表明合成的纳米线尺寸、形貌、长径比均一;并以油胺为单一溶剂采用热注射法制备了形貌、尺寸均匀的PbS纳米晶;构建PbS纳米晶敏化ZnO纳米线基太阳能电池,同时为了改善电池的光电转换效率并构建了PbS/CdS纳米晶共敏化电池,并测试了电池的光电流密度-光电压(J-v)曲线以及Nyquist曲线图,结果表明PbS/CdS纳米晶共敏化电池性能明显优于单纯的PbS纳米晶敏化ZnO纳米线太阳能电池.     

气相法制备ZnO纳米线及其阵列的生长机制

半导体纳米线和纳米棒及其阵列是具有强量子限制效应的一维纳米结构,它们所具有的新颖光学、电学、磁学和力学性质,使其在发光器件、场效应器件、存储器件和传感器件及其集成技术中具有潜在的应用.本文以生长机制为主线,简要介绍了气相法,即采用金属催化剂的气-液-固(VLS)法和不采用金属催化剂的气-固(VS)法,在ZnO纳米线及其阵列结构制备中的应用,评论了近3～5年内它们在这一领域研究中取得的研究进展.讨论了目前存在的问题,并预测了今后的发展趋势.     

基于二维材料异质结的光探测器研究进展

二维材料异质结因其特有的层状结构和优异的光响应性质,被认为具有应用于新一代光探测器件的潜力.二维材料家族具有丰富的种类,因其能带带隙范围分布广,光电响应可覆盖从紫外到红外的波谱范围.另外二维材料层间通过范德瓦尔斯力相结合,因此理论上可以利用不同二维材料层间的范德瓦尔斯力相互作用制备出多种性能优异的二维材料异质结.近年来有多种二维材料异质结通过机械堆叠法及CVD生长法被制备出来,且二维材料异质结光探测器在可见光至远红外波段表现出优异的性质.在这样的研究背景之下,本文从二维材料异质结的制备、器件制备与器件性能等几个方面综述了近年来二维材料异质结光探测器的研究进展.     

钇掺杂多孔结构氧化锌纳米棒的制备与性能研究

采用两步法在二氧化锡掺氟(SnO2:F,FTO)导电玻璃基板上制备出钇(Y)掺杂多孔结构氧化锌(ZnO)纳米棒,首先利用浸渍-提拉法在FTO导电玻璃基板上制备ZnO晶种层,然后利用水热法在ZnO晶种层上生长Y掺杂ZnO纳米棒.研究了不同浓度Y掺杂ZnO纳米棒的晶相结构、微观形貌、化学组成及光学性能.实验结果表明:所制备的Y掺杂ZnO纳米棒为沿c轴择优取向生长的六方纤锌矿结构,随着Y掺杂浓度的增加,ZnO纳米棒(002)衍射峰强度先增大后减小,纳米棒的平均长度由1.3μm增加到2.6μm.ZnO纳米棒的形貌由锥状结构向柱状结构演化,纳米棒侧面的孔洞分布密度增加.所制备的Y掺杂ZnO纳米棒具有一个较弱的紫外发光峰和一个较强的宽可见发光峰.所制备样品的光学带隙随着Y掺杂浓度的增加而减小,其光学带隙在3.29～3.21 eV之间变化.利用Y掺杂ZnO纳米棒作为量子点敏化太阳能电池的光阳极可极大提高太阳电池的光电转换效率.     

多层初始晶硅薄膜的微观结构及光电导特性分析

采用等离子体增强化学气相沉积技术通过高氢和低氢稀释层交替生长制备出多层初始晶硅薄膜,利用Raman散射、红外吸收、紫外可见吸收及I-V测量等技术分析了薄膜的微观结构、能带特征和光电导特性.结果显示,不同氢稀释层交替生长导致薄膜由非晶硅向初始晶硅结构转变,随高氢稀释层厚度的增加,薄膜微观结构有序性提高,所对应薄膜光学带隙减小,而带尾分布展宽.I-V测量显示,薄膜微观结构有序性提高和光学带隙降低的共同作用导致薄膜光敏性呈现先减小后增加趋势,然而,在高氢稀释层厚度较大时,纳米晶硅边界载流子快速复合导致薄膜光敏性的显著减小.     

CuInS2量子点敏化ZnO基光阳极的制备与性能研究

采用两步法在导电玻璃(FTO)基板上制备纯氧化锌(ZnO)纳米棒和钇掺杂的氧化锌(ZnO∶Y)纳米棒,采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在所制备的ZnO及ZnO∶Y纳米棒上沉积CuInS₂量子点制备ZnO/CuInS₂和ZnO∶Y/CuInS₂光阳极。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针能谱仪(EDS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、电流密度-电压(J-V)曲线等技术手段对不同光阳极样品的晶相结构、微观形貌、化学组成、光吸收性能和太阳电池性能进行了表征。实验结果表明:所制备的ZnO纳米棒和ZnO∶Y纳米棒为六方纤锌矿结构。CuInS₂量子点敏化的ZnO纳米棒薄膜的光学带隙从3.22 eV减小为2.98 eV。CuInS₂量子点敏化ZnO∶Y太阳能电池的短路电流密度和光电转换效率比未掺杂的ZnO纳米棒组装的太阳能电池分别提高了6.5%和50.4%。     

兰州化物所金属硫化物纳米薄膜设计制备和性能研究获进展

金属硫化物纳米材料因其具有优异的光电特性而成为太阳能量转换、光电器件、催化等前沿领域的研究热点。通过对金属硫化物纳米结构的设计及其薄膜材料的可控合成和组装,可使其在太阳能利用和光电子集成器件等应用上发挥更大作用。中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室贾均红研究员带领的课题组,在对金属硫化物纳米材料及其功能薄膜的设计、制备和性能研究方面,取得了一系列突破和重要进展。他们利用化学浴沉