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     

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．     

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-drivengrowth)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。

     

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.     

纳米结构ZnO薄膜的制备及其疏水特性

利用水热法制备出与透明导电衬底附着良好的多种纳米结构ZnO薄膜,包括纳米柱阵列、纳米管阵列、纳米片阵列等,方便集成在多种器件上。并且实现了阵列中纳米柱、纳米管外径的调节,柱外径在50~300nm范围内可调,管外径在300~1000nm范围内可调。几种纳米薄膜均显示出较强的疏水性。在未经任何低表面能物质修饰的情况下,水在外径约300nm的管状阵列表面的静态接触角已达138°。而在紫外光照射下,这些疏水的ZnO薄膜还可以变得亲水。这些研究结果为ZnO纳米阵列在相关方面的应用提供了重要依据。

     

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。     

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120nm,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386nm处具有一个尖锐的紫外发光峰,发射光谱的半峰全宽仅为18nm,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。     

Mn掺杂ZnO纳米棒阵列的制备及其磁学性质研究

在95 ℃条件下通过水热方法制备出垂直于ITO基底高密度均匀生长的Mn掺杂ZnO（ZnO：Mn）纳米棒阵列. 纳米棒的直径约为100纳米,长约1微米,且沿［001］方向生长. XRD和XPS结果证实了Mn以替位方式掺杂到纳米棒中,并且掺杂浓度与反应物中的Mn离子浓度似呈正比关系. 所制备的ZnO：Mn纳米棒在室温均有铁磁性,其饱和磁化强度随反应物中Mn离子浓度的提高,饱和磁化强度呈现出先增大,5at.%时达到最大值,0.11 emu/g,然后减小. 铁磁性来源于取代Zn离子的Mn离子之间的铁磁交换相互作用.     

纳米通道内超疏水性表面气泡的运动

疏水表面纳米气泡的运动有重要的应用价值和研究意义。本文采用分子动力学方法,模拟了纳米通道壁面为超疏水性时壁面上气泡的运动状况。在质量力驱动下,随着外界驱动力的增大,两壁面上的气泡被逐渐拉长,同时逐渐变得扁平;前端"接触角"逐渐增大,而后端"接触角"逐渐减小。纳米通道内疏水性表面的纳米气泡随着外部驱动力的变化呈现出不同的形态,变化程度随着驱动力的增大而增大。在不同驱动力作用下,两个气泡总是保持相同的速度,气泡的速度与外力驱动的大小呈线性增长趋势。随着外力的增大,边界层及通道中心速度皆呈现增大趋势。     

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.     

聚乙烯亚胺对氧化锌纳米阵列形貌的影响

采用化学沉淀法,以硝酸锌和六次亚甲基四胺的水溶液为生长溶液,在涂覆氧化锌晶种层的玻璃衬底上制备了定向生长的氧化锌纳米棒阵列,并研究了添加剂聚乙烯亚胺的浓度对氧化锌纳米棒形貌和结构的影响。X射线衍射和场发射扫描电镜的结果表明,合成的氧化锌纳米棒阵列较为均匀致密,具有六方纤锌矿结构,且有沿(002)晶面择优生长的特性;随着聚乙烯亚胺浓度的增加,氧化锌纳米棒的直径减小,直径分布趋于均匀,且氧化锌纳米棒的形貌也从锥状转变为柱状结构;另外,聚乙烯亚胺的加入对氧化锌的生长速度具有抑制作用,当聚乙烯亚胺的浓度增加至0.012 mol·L-1时,无氧化锌阵列生长。对氧化锌纳米棒阵列进行了拉曼光谱表征,结果表明,随着溶液中聚乙烯亚胺浓度的增加,氧化锌纳米棒的氧空位缺陷减少。最后,对聚乙烯亚胺浓度对氧化锌纳米阵列影响的机理进行了探讨。     

两步化学沉积法制备ZnO薄膜及其场发射特性

在低温常压条件下,以ITO玻璃为衬底,采用电化学法与湿化学法结合的两步化学沉积法制备了团簇状ZnO薄膜。利用XRD,SEM分析了薄膜结构和表面形貌,并采用二极管结构在高真空条件下对薄膜进行了场发射性能测试。稳定发射后,开启电场为3.0V/μm。当电场为5.8V/μm时,电流密度为583.3μA/cm²。研究表明:两步化学沉积法低温制备ZnO薄膜是可行的,且该薄膜具有良好的场发射性能。     

Ultrafast laser assisted fabrication of ZnO nanorod arrays for photon detection applications

Orderly aligned ZnO nanorod arrays were grown by the ultrafast laser assisted ablation deposition method. These nanorod arrays were further used to make efficient p-n heterojunction photodetector arrays, which have the potential to have nanoscale spatial resolution for imaging, unique incident polarization discrimination capability, and much improved quantum efficiency as well as detection sensitivity. Both front- and back-illumination photodetection schemes were demonstrated by growing those ZnO nanorod arrays on p-type silicon and p-type Zn_0.9Mg_0.1O-coated Al₂O₃ (0 0 0 1) substrates, respectively. Typical diode rectification behavior and photosensitivity were observed in both designs through I-V and photocurrent measurements.     

Photovoltaic properties of the copper-phthalocyanine and ZnO nanorod array system affected by ethanol

Well-aligned ZnO nanorod array, fabricated on conductive indium-tin-oxide (ITO) substrate by wet chemical bath deposition (CBD) method, was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). Surface photovoltage (SPV) technique was employed to study the photovoltaic properties of the copper-phthalocyanine (CuPc) and ZnO nanorod array system affected by ethanol. Prior to ethanol adsorption, two pronounced SPV response bands were exhibited for this system in the range 300-410 and 540-760 nm, respectively. Post-adsorption measurements reveal that the SPV intensity of the former band is enhanced, while that of the latter band is suppressed if ethanol was used to modify CuPc surface. Moreover, both of the SPV intensity of two response bands is enhanced if ethanol was used to modify ZnO and CuPc interface. Mechanisms of these phenomena were suggested.