空气中氧化锌基可循环使用光催化剂（英文）

采用水热方法在蓝宝石衬底上制备出垂直衬底生长的氧化锌纳米柱阵列。分别通过扫描电镜、X射线衍射和光致发光光谱等表征了氧化锌纳米柱阵列的形貌、结构和光学性质。这种纳米柱在空气中对甲基紫显示出良好的光催化性能。空气中的氧气和水蒸气对光降解性能有重要的影响。这种纳米柱对于固态污染物的光降解处理有着潜在的应用前景,是一种高效、可循环使用的光催化剂。     

可见光响应的BiVO_4/TiO_2纳米复合光催化剂

通过水热法制备了两种新型纳米复合材料Bi VO4/Ti O2,并对其晶体结构、形貌尺寸及光催化活性进行了测试。X射线粉末衍射测试结果表明,这两种复合材料均是由单斜相Bi VO4和锐钛矿型Ti O2构成;扫描电镜和透射电镜测试结果表明,两种样品均为Bi VO4纳米颗粒负载于Ti O2纳米线上;通过测试紫外-可见吸收光谱可观察到Bi VO4/Ti O2的吸收边相对于纯Ti O2明显发生了红移;在相同实验条件下,对亚甲基蓝的可见光催化降解实验结果表明,由含Bi3+钛酸盐纳米线制备的Bi VO4/Ti O2的光催化活性远高于纯Bi VO4和Ti O2半导体材料。     

碱金属改性的纳米氧化锌基荧光材料

研究了Zn （NO3）2·6H2O、CO （NH2）2、R-C6H4-SO3Na、Eu2O3和LiNO3为原料,通过均匀沉淀法制备了Eu3＋、Li＋共掺杂的纳米ZnO材料,并通过改变Li＋的掺杂比例来研究纳米氧化锌基材料的发光性能,用XRD、紫外和荧光等分析手段对样品进行表征.结果表明：制得的纳米粉体粒径在50nm左右,引入Li＋后增强了纳米ZnO∶Eu3＋材料的紫外可见光吸收和红色发光性能,且与Li＋的掺杂浓度有关,当Li＋∶Eu3＋的摩尔比为0.6时,其在601nm处的特征峰最强.     

氧化锌基材料、异质结构及光电器件

Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物半导体氧化锌（ZnO）的禁带宽度为3.37 eV,室温下激子束缚能高达60 meV,远高于室温热离化能（26 meV）,是制造高效率短波长探测、发光和激光器件的理想材料。历经10年的发展,ZnO基半导体的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。本文主要介绍了以国家“973”项目（2011CB302000）研究团队为主体,在上述方面所取得的研究进展,同时概述国际相关研究,主要包括衬底级ZnO单晶的生长,ZnO薄膜的同质、异质外延,表面/界面工程,异质结电子输运性质、合金能带工程,p型掺杂薄膜的杂质调控,以及基于上述结果的探测、发光和激光器件等的研究进展。迄今为止,该团队已经实现了薄膜同质外延的二维生长、硅衬底上高质量异质外延、基于MgZnO合金薄膜的日盲紫外探测器、可重复的p型掺杂、可连续工作数十小时的同质结紫外发光管以及模式可控的异质结微纳紫外激光器件等重大成果。本文针对这些研究内容中存在的问题和困难加以剖析并探索新的研究途径,期望能对ZnO材料在未来的实际应用起到一定的促进作用。     

氧化锌基材料、异质结构及光电器件

Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物半导体氧化锌(ZnO)的禁带宽度为3.37 eV,室温下激子束缚能高达60 meV,远高于室温热离化能(26 meV),是制造高效率短波长探测、发光和激光器件的理想材料。历经10年的发展,ZnO基半导体的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。本文主要介绍了以国家"973"项目(2011CB302000)研究团队为主体,在上述方面所取得的研究进展,同时概述国际相关研究,主要包括衬底级ZnO单晶的生长,ZnO薄膜的同质、异质外延,表面/界面工程,异质结电子输运性质、合金能带工程,p型掺杂薄膜的杂质调控,以及基于上述结果的探测、发光和激光器件等的研究进展。迄今为止,该团队已经实现了薄膜同质外延的二维生长、硅衬底上高质量异质外延、基于MgZnO合金薄膜的日盲紫外探测器、可重复的p型掺杂、可连续工作数十小时的同质结紫外发光管以及模式可控的异质结微纳紫外激光器件等重大成果。本文针对这些研究内容中存在的问题和困难加以剖析并探索新的研究途径,期望能对ZnO材料在未来的实际应用起到一定的促进作用。     

氧化锌中中性氮杂质第一性原理研究

以第一性原理计算为基础,研究了氧化锌中中性氮杂质的原子和电子结构、缺陷形成能等．根据计算结果,氮杂质为深受主,因此对氧化锌的p型导电性没有贡献．在各种中性氮杂质中,替代氧位的氮有最低的形成能和最浅的受主能级,在富氧条件下替代锌位的氮的形成能次之．氮间隙在四面体位置不稳定,会自动弛豫到kick-out结构．尽管氮可能会占据八面体间隙位置,但由于形成能过高因此其浓度会较低．同时还讨论了各种掺杂情形下的电荷密度分布,得到了自洽的结果.     

N掺杂纳米ZnO的制备及光催化性能

通过NH3等离子体后处理引入N使其进入到ZnO晶格中,制备出了N掺杂的纳米ZnO光催化剂。通过测试,研究了该样品的结构性质、表面形貌和在不同催化剂浓度、不同反应物浓度、氧气等条件下光催化降解甲基橙的降解效率。分析结果表明,N的掺杂提高了光催化剂的光催化效率。     

氧化锌锡薄膜晶体管的研究

在ITO玻璃基底上用射频磁控溅射技术生长氧化锌锡(ZnSnO)沟道有源层、用PECVD生长SiO₂薄膜作为薄膜晶体管的栅绝缘层研制了薄膜晶体管(TFT), 器件的场效应迁移率最高达到μ_n=9.1 cm²/(V ·s),阈值电压-2 V,电流开关比为10⁴. 关键词： 氧化锌锡 薄膜晶体管 场效应迁移率     

氧化锌纳米线的场发射

热蒸发法在硅基底上制备了任意取向的氧化锌纳米线阵列。经过热蒸发过程，硅基底表面覆盖了大量均匀分布的氧化锌岛，在这些岛上生长出了直径为几十纳米的非定向纳米线。出于实用考虑，基底周围的温度在制备过程中保持在500°C以下。从这些氧化锌纳米线获得了场发射。测得10μA/cm2所对应的开启场强为3.0V/μm。并且用透明阳极技术研究了发射中心分布。观察到场发射来自于整个样品表面。从这些结果可以看出氧化锌纳米线在平板显示器中有着巨大的应用潜力.     

氧化锌纳米棒场发射性能研究

采用简单物理气相沉积法制备出取向和非取向的氧化锌纳米棒，他们的场致电子发射性能测量结果表明，ZnO纳米棒具有较好的场发射性能，但是高度取向的ZnO纳米棒阵列并不利于获得高的场致电子发射电流密度.这可能是由于高密度ZnO纳米棒之间具有较高的屏蔽效应，降低了ZnO纳米棒阵列的场放大因子，从而影响了其场发射性能.相反，非取向ZnO纳米棒由于相互之间的屏蔽效应比较弱，而且表面存在容易成为发射中心的微小突起，表现出较好的场发射效果.这些结果不仅有助于加深我们对准一维纳米材料场致电子发射性能的理解，也为未来场发射电子器件的实际应用提供了可靠的依据. 关键词： 氧化锌 场发射 非取向     

高质量ZnO微米棒的制备及其光学性质

利用水热法制备ZnO微米棒。醋酸镁[Mg(CH3COO)2.4H2O]、醋酸锌[Zn(CH3COO)2.2H2O]和六次甲基四胺(C6H12N4)以一定比例配置成反应溶液,把反应溶液加热到90℃,反应时间为24h,能够在硅衬底上生长高质量的ZnO微米棒。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪对ZnO微米棒的晶体结构和表面形貌进行了分析,结果表明,样品为细长条棒状结构,呈现六方纤锌矿结构,长径比可达10∶1,并且在[002]方向择优生长。在样品中并未发现镁离子,它有可能扮演着催化剂的角色。对ZnO微米棒的光致发光性能进行测量,由PL光谱分析可知,样品在384nm处有一个紫外发光峰,半峰全宽为13nm,紫外发光峰强度比可见发光峰强度大的多,样品的质量较好。     

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。     

海胆状ZnO纳米线阵列的制备及其光学性能

采用一种低成本的有效方法制备出了有序排列的海胆状ZnO纳米线阵列。首先利用自组装的方法得到了单层的聚苯乙烯(PS)小球,以其为模板用水热法在小球表面生长ZnO纳米线,得到了由PS小球和ZnO纳米线构成的海胆状结构。纳米线的直径均一,长度可通过水热反应时间进行控制。利用这种方法制备的一维ZnO纳米结构在传感器、太阳能电池及光催化领域有潜在的应用价值。     

ZnO薄膜的性质对水热生长ZnO纳米线阵列的影响

用水热法在ZnO薄膜上制备了直径、密度及取向可控的ZnO纳米线阵列。ZnO薄膜是通过原子层沉积(ALD)方法制备并在不同温度下退火处理得到的,退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺寸、结晶质量和缺陷性质有很大的影响。而ZnO薄膜的性质对随后生长的ZnO纳米线的直径、密度及取向能起到调节控制的作用。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和光致发光(PL)测试对ZnO薄膜和ZnO纳米线进行了表征。最后得到的垂直取向的ZnO纳米线阵列适合在发光二极管和太阳能电池等领域使用。     

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。     

Synthesis and properties of Au/ZnO nanorods as a plasmonic photocatalyst

It is of great interest to develop plasmonic photocatalysts with high activity and stability recently. In this paper, Au/ZnO nanorods were synthesized via a facile hydrothermal method and used as photocatalysts for methyl orange dye degradation. The results revealed an interesting phenomenon that photocorrosion cracks were produced specially along the c-axis of pure ZnO nanorods for five cycles photodegradation experiments under UV–vis. light irradiation, while Au nanoparticles surface modification can effectively inhibit the occurrence of photocorrosion and improve its photocatalytic activity. The formation of photocorrossion cracks along the c-axis of pure ZnO nanorods verifies the photogenerated charges may follow the route that electrons migrate to Zn-terminated (0001) plane and holes to O-terminated $(000\stackrel{-}{1})$ plane. SPR effect of Au nanoparticles enhances the light absorption ability and the electrons capture ability of Au/ZnO nanorods. Moreover, the surface adsorbed hydroxyl groups content is also increased due to Au nanoparticles modification. As Au nanoparticles can capture photogenerated electrons and hydroxyl groups are the favorable holes scavenger, the charges generation and separation in photocatalysis are strengthened. Especially, the charges separation path in Au/ZnO nanorods have changed, thus inhibiting the occurrence of photocorrosion along the c-axis of ZnO nanorods and improving the photocatalytic activity.     

基于氧化锌纳米线的紫外发光二极管

构建了基于n-ZnO纳米线/p-Si异质结的紫外发光二极管.ZnO纳米线准阵列采用水热法生长于重掺p型Si片上.此法简易，反应温度低，易于大规模生产；其产物ZnO纳米线结晶良好，以c轴为优势取向，光激发下的紫外荧光发射很强.二极管的电学接触采用聚合物填充的In阴极或以氧化铟锡(ITO)玻璃紧压形成阴极.它们的I-V特性体现出良好的二极管性质.在正向偏置电压驱动下，构建的发光二极管可稳定发射波长在387nm的较强的近紫外光和较弱的绿光. 关键词： ZnO纳米线 异质结 电致发光 水热法     

Microstructure and optical properties of nitrogen-doped ZnO film

The nitrogen doping of ZnO film deposited by the magnetron sputtering method is subsequently realized by the hydrothermal synthesis method.The nitrogen-doped ZnO film is preferably(002) oriented.With the increase of hexamethylenetetramine(HMT) solution concentration,the average grain size of the film along the 002 direction almost immediately decreases and then monotonously increases,conversely,the lattice strain first increases and then decreases.The structural evolution of the film surface from compact and even to sparse and rough is attributed to the enhanced nitrogen doping content in the hydrothermal process.The transmission and photoluminescence properties of the film are closely related to grain size,lattice strain,and nitrogen-related defect arising from the enhanced nitrogen doping content with HMT concentration increasing.     

High-temperature-mixing hydrothermal synthesis of ZnO nanocrystals with wide growth window

High-quality and controllable growth of nanocrystals (NCs) have been attracting great attention. Here, a high-temperature-mixing hydrothermal (HTMH) method was designed to synthesize ZnO NCs with high crystallinity and narrow size distribution in a wide growth window. Compared with conventional hydrothermal (CH) growth, zinc source and alkali precursors were intentionally separated in temperature-rising stage and permitted to mix at the starting of heat preservation stage of HTMH growth. Highly crystalline ZnO NCs with uniform spherical morphology can be formed at alkali concentration and temperature windows as wide as 0.1–0.5 M and 160–200 °C, respectively. However, the products via CH method have much larger changes in not only morphology but also size. These results demonstrated that the high-temperature-mixing reaction greatly facilitates nucleation but depresses grain growth. Considering the simplicity and reproducibility, such HTMH method could have wide potentials for the fabrication of various functional nanocrystals.     

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.