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。     

一维有序ZnO纳米棒阵列的制备与表征

通过改进传统水热法的密闭、高压的条件,在非密闭、常压环境下在氧化铟锡玻璃衬底上自组装生长了取向高度一致并且分散性好的ZnO纳米棒阵列.首先将乙酸锌溶胶旋涂到氧化铟锡玻璃衬底上,经热处理得到致密的ZnO纳米晶薄膜,然后将其垂直放入前驱体溶液中通过化学溶液沉积生长得到ZnO纳米棒阵列.室温条件下,对样品进行了SEM和XRD的测试.表明生成的氧化锌纳米棒阵列沿c轴取向,实现了定向生长,且纳米棒结晶较好,为六方纤锌矿结构,直径约为40 nm,长度达到微米量级.室温下的吸收光谱表明,由此方法得到的纳米棒纯度较高,有强的紫外吸收.室温下,观测到了该有序ZnO纳米棒阵列在387 nm处强的窄带紫外发射,半高宽小于30 nm,在468 nm处还有一强度较弱的蓝光发射峰.     

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。     

两步法制备空间取向高度一致的ZnO纳米棒阵列

采用两步法,即先用磁控溅射在Si(100)表面生长一层ZnO籽晶层、再利用液相法制备空间取向高度一致的ZnO纳米棒阵列.用扫描电子显微镜、X射线衍射、高分辨透射电子显微镜和选区电子衍射对样品形貌和结构特征进行了表征.结果表明,ZnO纳米棒具有垂直于衬底沿c轴择优生长和空间取向高度一致的特性和比较大的长径比,X射线衍射的(XRD)(0002)峰半高宽只有0.06°,选区电子衍射也显示了优异的单晶特性.光致发光谱表明ZnO纳米棒具有非常强的紫外本征发光和非常弱的杂质或缺陷发光特性. 关键词： ZnO纳米棒阵列 ZnO籽晶层 两步法 液相生长     

一步水热法在Al掺杂ZnO纳米盘上可控自组装合成ZnO纳米棒阵列

通过简单的水热合成路线,在没有模板、表面活性剂的作用和未处理的基底上合成出铝掺杂ZnO 纳米盘,并以纳米盘为基底自组装合成了ZnO纳米棒阵列.扫描电镜(SEM)观察到铝掺杂ZnO纳米盘的厚度为 200 nm,纳米盘的尺寸约为2 μm;纳米棒的直径约为150 nm,长约1.5 μm.通过不同生长阶段的形貌变化探讨了ZnO纳米结构的形成机理,表明自组装过程存在两个成核阶段.另外, 研究了铝离子掺杂对样品光致发光性质的影响.     

水浴法制备ZnO纳米棒及其场发射性能

用硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)与六亚甲基四胺(C6H12N4)以等浓度配制成反应溶液,通过水浴法制备出了形貌可控的棒状ZnO纳米结构,讨论了不同反应浓度及衬底对ZnO表面形貌的影响.样品的XRD和扫描电子显微镜分析结果表明,所得产物均为六方纤锌矿结构,在有晶种层的衬底上制备出的ZnO纳米棒沿(001)方向并垂直于衬底表面生长.随着反应浓度的增加,ZnO纳米棒的直径增大,长径比减小.样品的场发射性能测试表明,反应溶液浓度为0.005 mol/L,以铜膜为晶种层的硅衬底上制备出的场发射阴极具有较好的场发射性能.     

热蒸发法制备ZnO纳米棒阵列

氩气氛常压下，利用热蒸发法，在无催化剂、无ZnO预沉积层的硅衬底上制备了取向良好，排列整齐的ZnO纳米棒阵列．在距Zn源不同位置的Si衬底上得到了不同形貌的样品．硅衬底置于锌源正上方是得到取向一致的ZnO纳米阵列的一个关键性条件．用场发射扫描电子显微镜、X射线粉末衍射表征样品表面形貌、晶体结构．进一步研究了样品的生长机制和荧光性质．     

高度均一ZnO纳米梭的水热法制备及其性能

以六亚甲基四胺和硝酸锌为原料,采用水热法在90℃条件下反应24h,于Si衬底上制备出一维ZnO纳米梭材料.采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪和高分辨透射电镜等方法对样品形貌和晶体结构进行了表征.结果表明,所得ZnO纳米梭形貌一致、尺寸均匀,为六方纤锌矿型结构,具有良好的结晶性能.对ZnO纳米梭的光致发光性能的研究表明,该...     

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.     

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     

简单溶液法制备氧化锌纳米棒及光学性质

以水合醋酸锌(ZnAc₂·2H₂O)和水合肼(N₂H₄·H₂O)为反应物,在未使用任何表面活性剂的简单反应体系中制得了ZnO纳米棒。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和室温荧光光谱对产物的晶体结构、形貌和发光性质进行了表征和分析。测试结果表明,所得产物为六方纤锌矿结构ZnO纳米棒,平均直径为120 nm,产物结晶完整,尺寸均匀。这种简单溶液法制备的ZnO纳米棒在386 nm处具有一个尖锐的紫外发光峰,发射光谱的半峰全宽仅为18 nm,在可见光区有一个较弱的宽频发光带。在该反应体系中通过调控混合溶剂的配比,不使用任何表面活性剂的条件下,为ZnO一维纳米棒的形核和生长提供了微型反应空间。     

Li掺杂ZnO纳米棒的导电和发光特性

利用气相输运方法,在(111)面硅衬底上制备了名义上原子数分数为2%的Li掺杂的ZnO纳米棒(样品A)。作为比较,我们在相同的生长条件下制备了没有任何掺杂的ZnO纳米棒(样品B)。XRD分析测试表明:样品A和样品B中的ZnO纳米棒具有纤锌矿六边形结构,没有其他氧化物,例如Li2O。Hall效应测量表明:样品A导电类型为p型,空穴载流子浓度为6.72×1016cm-3,空穴载流子迁移率为2.46 cm2.V-1.s-1。样品B为n型,电子载流子浓度为7.16×1018cm-3,电子载流子迁移率为4.73 cm2.V-1.s-1。低温光致发光光谱测试表明,样品A和样品B发光峰明显的区别是位于3.351 eV(样品B)和3.364 eV(样品A)处。根据文献报道,在没有掺杂的ZnO中,3.364 eV发光峰源于施主束缚激子发光。通过变温光致发光光谱的测试,证明了在样品A中,位于3.351 eV的发光峰源于受主束缚激子发光,其光学受主能级位于价带顶142meV处。     

ZnO纳米棒／MEH-PPV异质结的复合电致隧穿发光

利用低温水热法生长的ZnO纳米棒（ZnO-NRs）,和p型有机半导体材料聚[2-甲氧基-5-（2-乙基己氧基）-1,4-苯撑乙烯撑]（MEH-PPV）复合制备了结构为“ITO/ZnO晶种/ZnO-NRs/MEH-PPV/Al”的发光器件。测试结果发现,该器件具有非常好的二极管整流特性。对ZnO-NRs/M EH-PPV异质结施加超过17 V的反向偏压时,可同时获得两种半导体材料的发光,且ZnO近紫外光（380 nm ）发射强度远大于 M EH-PPV的红橙光强度,发光功率随着反向偏压的增加迅速增强,然而施加正向偏压时未探测到发光。该器件的发光机理不同于其他文献报道的正偏压发光,而属于反偏压发光器件,其发光机理归因于有机无机复合异质结的界面特殊性和ZnO-NRs的纳米尺寸效应,反偏压下器件实现的是载流子隧穿发光,而正偏压时载流子以表面态的无辐射复合及漏电流方式消耗。     

Formation of aligned ZnO nanorods on self-grown ZnO template and its enhanced field emission characteristics

We report a novel method for producing aligned ZnO nanorods (ANR) on self-grown ZnO template in a single step process involving growth of ZnO by vapor transport, followed by quenching of growing ZnO flux in liquid nitrogen. In the present study Zn powder turns into ZnO sheet under oxygen flow at ∼900 °C and bottom surface of the sheet acts as template for the growth of ANR. It is revealed from XRD and EDAX analysis that the bottom of the sheet is Zn rich region and acts as self catalyst for the growth of ANR. The grown nanorods have length up to several tens of micrometers with diameters ranging from ∼100 to 150 nm. Microstructural analysis of ANR indicates the fractal like configuration. The field emission properties have been investigated for ANR with fractal geometry using the ANR on self-grown ZnO template as a cathode directly. The turn-on electric field required to draw current density of ∼1.0 μA/cm² has been found to be ∼0.98 V/μm. The field enhancement factor based on Fowler-Nordheim (F-N) plot was found to be ∼7815 for ANR. The fractal geometry of ANR has been shown to be advantageous for achieving improved field emission features. The present investigations of synthesis involving formation of ANR over self-grown ZnO template, together with fractal configuration of the as-synthesized ANR, are first of their type.     

Enhancement of the ultraviolet emission of ZnO nanorods by terphenyl liquid-crystalline ligands modification

We have developed a novel method to modifying the surface of ZnO nanorods (ZnO NRs) using p-hexoxyterphenylol (HTph-OH) as liquid crystal ligands. The structure and morphology of the modified ZnO NRs were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). AFM measurement showed that the dispersion of ZnO NRs could be dramatically improved by the surface modification of HTph-OH and further annealing treatment at its liquid crystal state temperature (150 °C). The remarkable decrease of the annealed composite film roughness is because the HTph-OH chains self-organize into more ordered structure induced by mesogens after annealing treatment, which may push the ZnO NRs to form oriented nano-dispersing structure. The optical properties of the modified ZnO NRs were investigated by UV-vis absorption spectroscopy and photoluminescence spectroscopy (PL). Markedly enhanced band-edge ultraviolet photoluminescence and significantly reduced defect-related emission were observed. We attribute this observation to the nearly perfect surface passivation of the ZnO NRs by the HTph-OH molecules. Meanwhile, UV emission of modified ZnO NRs could be further enhanced by increasing the concentration of HTph-OH and annealing treatment at its liquid crystal state temperature.     

氧化锌晶体的水热法生长及性能表征

报道以块状氧化锌陶瓷为培养料,KOH、LiOH和H2O2的混合水溶液为矿化剂体系,采用水热法生长出尺寸为30mm×38mm×8mm的氧化锌晶体。氧化锌晶体 c(0001)和-c(0001)方向的生长速度分别为0.17,0.09mm/day。 c面的颜色为浅绿色,而-c面的颜色为深褐色。在室温下测得 c面的载流子浓度为104cm-3,电阻率为80Ω·cm,迁移率为100cm2/V·s。晶体(0001)面的双晶摇摆曲线的FWHM为45arc-sec。对氧化锌晶体 c面在室温条件下的光致发光谱和吸收光谱进行了测试分析。     

GaN衬底的腐蚀程度对ZnO纳米棒阵列光学性能的调控

研究了在湿法腐蚀Ga N衬底上生长的Zn O纳米棒阵列的微结构和光学性能。相比于未经腐蚀及腐蚀5 min、10 min的Ga N上生长的Zn O纳米棒阵列,在腐蚀8 min的Ga N上生长的Zn O纳米棒阵列最细密,光学性能最好,其相应PL光谱峰强积分比IUV/Ivis最大(70.92)。因为此时Ga N衬底中的位错基本全部在表面露头,Zn O容易附着而形成更多的形核种子,并且衬底的位错在表面的边缘有助于诱导Zn O晶体的外延生长,所以Zn O棒更加细密,晶体质量更高,从而光学性能更好。