聚合物前驱体衍生SiC纳米棒的光学性质

采用聚硅氮烷前驱体热裂解方法制备SiC纳米棒,并利用SEM、XRD和EDX表征了SiC纳米棒的结构和组成,表明得到的SiC的组分比C：Si接近1：1。用微区Raman和光致发光方法研究了纳米棒的光学性质。观测到SiC的TO模式对应的Raman峰和相邻肩峰。对SiC纳米棒观测到其紫外3．25eV附近强的光致发光峰,我们认为它归结为α型SiC带间的跃迁。通过XRD、Raman和光发射谱,我们推测前驱体热裂解得到的SiC纳米棒是一个混晶,纳米棒的表层是立方晶,而内层主要为a—SiC。     

聚合物前驱体制备氮化硅纳米纤维及其发光

由聚硼硅氮烷前驱体在高温常压下热裂解得到氮化硅纳米纤维,确定了样品结构为α相,讨论了纳米纤维的生长模式属于气-液-固生长机制。在室温下用488nm激光对样品激发,观察到样品有很宽的强光致发光带,并有两个发光中心,这种强的可见光致发光主要来自氮化硅的内禀Si和N的悬键。测量了纳米纤维的室温吸收光谱,得到氮化硅纳米纤维的光学带隙为4．80eV。     

SiC纳米棒的紫外发光研究

采用聚硅氮烷前驱体在高温常压下热裂解的方法制备了3C-SiC纳米棒,在室温下观察到来自纳米棒的378 nm（33?eV） 强紫外发射. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和X射线衍射对样品的形貌和结构进行表征,观察到在该结构中存在类似6H-SiC结构的三层堆垛层错. 利用室温荧光光谱和室温荧光衰减曲线研究了强紫外发射的产生机理,紫外发射来源于3C-SiC纳米棒中的三层堆垛层错的发光. 关键词： 碳化硅 纳米棒 光致发光     

ZnS纳米棒阵列的结构和光学特性

采用等离子体辅助的低压金属有机化学气相沉积（LP-MOCVD）技术,在没有引入任何金属催化剂的条件下,在c平面的蓝宝石衬底上制备出高取向的ZnS纳米棒阵列。从样品的场发射扫描电镜（SEM）和透射电镜的照片（TEM）中可以看到,获得的ZnS纳米棒具有均一的直径和长度,其直径和长度约为60,400nm;X射线衍射（XRD）和选区电子衍射（SAED）谱指出获得的ZnS纳米棒为单晶的六角结构。此外,在光致发光（PL）谱中还观测到了发光峰位于335nm强的近带边发射。     

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。     

SiC纳米棒Raman光谱的数值模拟方法

本文利用求解力常数矩阵的方法,得到了3C-SiC的声子态密度;并以此为基础对比SiC纳米棒的Raman光谱,从定性的角度对实验结果给予了初步解释。     

半胱氨酸修饰金纳米棒光学性质的研究

采用种子生长法制备了不同长径比的金纳米棒,并通过金硫键的结合在其表面包覆半胱氨酸分子。利用紫外-可见吸收光谱仪,扫描电子显微镜以及拉曼光谱仪等对样品进行分析和表征。实验结果表明金纳米棒产率较高,且一致性较好。表面修饰后的金纳米棒的纵向吸收峰发生蓝移,表明半胱氨酸分子与金纳米棒的结合有助于溶液分散性的提升。以结晶紫为探针分子,随着金纳米棒长径比的增加其拉曼增强效果变强。进一步分析发现,修饰后的金纳米棒的表面增强拉曼光谱的增强效果并未受到影响。通过金纳米棒与半胱氨酸分子牢固的结合,一方面可以提高金纳米棒溶液的分散性与稳定性;另一方面半胱氨酸分子可为金纳米棒修饰其它有机官能团提供了一个牢固的桥梁,有效地拓展了金纳米棒的应用方向。     

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。     

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。     

银纳米棒光学性质的离散偶极近似计算

利用离散偶极近似 (Discretedipoleapproximation ,简称DDA)的方法 ,从理论上对粒子的形状、尺寸及周围介质等因素对银纳米粒子 ,特别是银纳米棒的光学性质的影响进行了较系统的研究 .计算表明 ,置于空气中的棒状银纳米粒子的光学性质与其形状密切相关 ,纵向表面等离子体共振吸收峰的位置随纳米棒长径比的增加呈现线性红移关系 .给出了空气中银纳米棒纵向表面等离子体共振吸收峰的位置随长径比变化的DDA拟合公式 .如果将金属纳米粒子置于折射率更高的介电环境中 ,其纵向等离子体共振吸收峰的位置进一步呈现线性红移关系 .合成的银纳米粒子的TEM图像及相关的UV VIS消光光谱显示DDA计算结果与实验值相当一致 .DDA算法与Mie′s理论在计算球状银纳米粒子的消光系数时给出很接近的结果 ,这表明用DDA的方法来分析银的光学性质是准确可靠的 ;而DDA算法对银纳米棒消光特性的成功拟合则表明 ,该算法相对Gans′理论而言 ,在研究纳米粒子的光学性质时具有更广的适用性及更高的准确性 .     

花状ZnO纳米结构的液相合成和光学性能

在常压下,以ZnCl2和NaOH为原料,不添加任何表面活性剂等有机物质,研究了用60℃恒温搅拌的湿化学法制备花状纳米ZnO。XRD、SEM和TEM分析结果表明:所得纳米ZnO是由平均直径约为80nm左右的纳米棒组成的花状结构,其平均长度可达1μm;利用紫外-可见分光光度计测试了光吸收性能,发现ZnO产物对300～380nm波长范围的光有强的吸收性;室温光致发光光谱显示:产物在462nm和620nm处分别出现了蓝光发射和较强较宽的红光发射。     

SiC纳米晶须的光致发光研究

纳米碳化硅晶须作为一维半导体,其光学性质一直受到关注。研究结果显示,在Ar^ 激光（514．5nm)激发下,纳米碳化硅晶须室温下发出极其强烈的红光,这种发光导致喇曼光散射消失,瑞利弹性散射极度减弱,由于低维半导体的体表面大,对称平移受到一定程度的破坏,应该产生大量的缺陷,其发光也应该是表面发光或缺陷发光,但分析表明这可能是低维半导体碳化硅室温下首次发现的极其稳定的强束缚激子或表面发光现象。对其发光机制给予讨论。并且探讨了合适条件下出现喇曼受激辐射,初步认为喇曼散射截面的增大会促进喇曼受激辐射的产生。     

扶手椅型碳化硅纳米管电子结构和光学性质的研究

本文基于密度泛函理论研究了扶手椅型碳化硅纳米管(SiCNT)的电子结构、成键机制以及其光学性质。研究结果表明:当碳和硅的原子比为1∶1时,SiCNT的结构最为稳定,并且表现出诸多的优良性质。通过分析计算结果我们发现,SiCNT是间接带隙材料,并且管子的带隙随着直径的增加而增加。从SiCNT的轨道图谱中我们看到碳和硅原子之间属于sp2杂化,同时硅原子周围的电子密度明显要低于碳原子周围的电子密度。对能态密度的计算我们得知碳原子和硅原子分别主导价带和导带。与其它纳米管(BN)有所不同,SiCNT的光学性质更接近于各向同性材料。     

用MEVVA低能离子注入制备表层SiC/Si异质结构及其室温的光致发光特性

利用金属蒸汽真空弧离子源（MEVVA）进行离子束合成,制备了过剂量C^＋离子注入到单晶硅衬底的样品。然后利用热退火,在表层制备了连续8-SiC层,形成表层SiC／Si的异质结构。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）对其成键特征和微结构进行了分析,通过光电子能谱分析（XPS）和原子力显微镜（AFM）分析了样品的成分分布及其表面形貌。最后对其室温下的光致发光特性随热退火的时间和温度的变化进行了研究。结果表明：光致发光谱（PL）表现出430,560nm两个发光峰,分别对应于纳米碳化硅和块状立方碳化硅发光的特征峰。我们认为小颗粒的晶化碳化硅的尺寸及其相对比例对PL发光峰位和强度有较大的影响,用纳米晶粒量子效应（NSUQC）理论和表面态理论对发光现象及其变化规律进行了初步的解释。     

拉曼光谱方法研究SiC晶体的晶型

本文采用拉曼光谱方法对改进Lely生长法制备的SiC单晶的结构进行了分析,结果表明:晶体的结构为6H,样品的内部缺陷较多,其中存在4H-SiC。另外我们还测量了SiC晶体的高阶拉曼谱,并对其进行了分析归属。从分析结果来看拉曼光谱是研究SiC的晶体结构和生长质量有效快捷的方法。     

PLD方法制备的ZnO纳米柱结构及光学特性

采用无催化脉冲激光沉积(PLD)方法,在InP(100)衬底上生长纳米ZnO柱状结构。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及光致发光(PL)谱等表征手段对ZnO纳米柱的形貌、晶体结构和光学特性进行了观察。SEM图像观察到ZnO纳米柱状结构具有一定的取向性;XRD测试在2θ=34.10°处观测到强的ZnO(002)衍射峰,证实ZnO纳米柱具有较好的c轴择优取向;室温PL谱在379nm处观察到了强的自由激子发射峰(半峰全宽为19nm),未探测到深能级跃迁发射峰,表明生长的纳米ZnO结构具有很高的光学质量。     

Li掺杂ZnO纳米棒的导电和发光特性(英文)

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。