水热法在不同衬底下制备纳米ZnO材料

以氯化锌(ZnCl2)和25%浓度氨水(NH3·H2O)为原料,采用水热法制备了 ZnO纳米材料.比较了ZnO纳米材料在铜和硅不同衬底上的区别和衬底垂直放置与底部水平放置时的区别,以及垂直放置时随垂直高度的不同产生的变化.借助于X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试手段.对其结构、形貌进行了分析研究.研究结果表明,相对于硅,铜衬底上更容易生长出取向一致、结品良好的ZnO纳米棒结构.根据生长环境中气体的氛围和压力对乖直于衬底方向上生长的ZnO造成的影响,提出了水热法制备ZnO纳米材料的生长机理.     

ZnO/ZnS核-壳纳米杆的制备及其光学性质

用溶液法在镀有ZnO缓冲层的硅衬底上制备出定向ZnO纳米杆阵列,然后再通过硫代乙酰胺(TAA)辅助硫化法将氧化锌一维纳米结构转化为ZnO/ZnS的核-壳纳米结构.运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和室温光致发光谱(PL)研究了样品的结构、形貌和光学性质.结果表明,ZnO/ZnS核-壳纳米杆的带边发光峰比ZnO纳米杆有显著增强,且峰化蓝移.     

Fe-Co-Ni衬底上准定向ZnO亚微米杆的制备及其光学性质

以Fe-Co-Ni合金为衬底,硝酸锌(Zn(NO_3)_2·6H_2O)和氨水(NH_2·H_2O)为原料,采用水热法生长出准定向的ZnO亚微米杆阵列.运用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及室温光致发光谱(PL)研究了ZnO样品的结构、形貌和光学性质.在合适温度(85℃)下长出的ZnO亚微米杆直径较均匀,定向性较好,具有良好的紫外发光特性;在较高的生长温度(100℃)下得到的ZnO样品是分叉杆簇团.Ni衬底上的生长实验获得了类似于Fe-Co-Ni衬底上的准定向ZnO亚微米阵列.     

PFCVAD系统靶负压对硅基ZnO薄膜结构及应变的影响

采用磁过滤阴极脉冲真空弧沉积(pulsed filtered cathodic vacuum arc deposition,PFCVAD)系统,以Si(100)单晶片为衬底,在衬底温度300 ℃、氧气压力4.0×10-2 Pa的条件下制备出了c轴择优取向的ZnO薄膜.通过原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)技术对ZnO薄膜的表征,研究了靶负压对ZnO薄膜结构和应变的影响.研究结果表明,不同靶负压条件下ZnO薄膜的晶粒大小分布在16.7～39.0 nm之间,靶负压对薄膜表面结构影响较小;不同靶负压条件下ZnO薄膜都呈张应力,且张应力随靶负压的增大而增大.     

CuO纳米线的热氧化制备及其表面的ZnO纳米颗粒修饰

以Cu为基底,经热氧化制备出高质量的有序的单晶CuO纳米线阵列.通过采用离子束溅射技术,在高比表面积的CuO纳米线表面修饰ZnO纳米颗粒.运用X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）研究了样品的成分、晶体结构和表面形貌.实验结果表明,不同温度和时间下生长出的CuO纳米线阵列的纳米结构具有不同的成分、结构和形貌;600℃热氧化4 h生长出的纳米线均匀致密地附着在衬底表面,ZnO纳米颗粒浓密而规则地出现在CuO纳米线表面.这种由ZnO纳米颗粒和CuO纳米线构成的复合异质结构可以有效地增强CuO纳米线对CO的选择性探测特性.     

用Zn/F离子先后注入和热退火法实现ZnO量子点的可控生长

将Zn/F离子先后注入到非晶二氧化硅中并分别在400,600,700 ℃下进行了退火.用光学吸收谱、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对退火的样品进行分析,发现在600 ℃退火后ZnO量子点已经形成.二次离子质谱仪(SIMS)测试发现在溅射时间为2 s时Si,Zn元素同时出现,说明没有在衬底的表面形成ZnO薄膜.从原子力显微镜(AFM)图像看到有少量的颗粒被蒸发到衬底的表面,说明在衬底的内部形成了ZnO量子点.F离子注入的作用为在衬底的内部形成ZnO量子点提供了O2分子.     

氧化法制备ZnO薄膜中缺陷结构的慢正电子束表征

用脉冲激光沉积方法在Al2O3（0001）衬底上制备了Zn薄膜,并在空气中氧化得到了ZnO薄膜.利用Raman光谱测量了氧化法制备的薄膜,并与ZnO单晶材料进行比较,证实了ZnO薄膜的形成.采用慢正电子束技术对ZnO薄膜的微观结构进行了研究,发现在薄膜中存在大量的空位型缺陷.当氧化后的薄膜在高温下退火后,缺陷浓度逐渐降低,在达到900℃时,所制备的ZnO薄膜中缺陷基本得到消除.     

氨基酸软模板对电沉积ZnO形貌影响的研究

考察了不同种类的氨基酸(组氨酸,赖氨酸,氨基乙酸,谷氨酸)对电沉积制备的ZnO的形貌及晶体取向的影响.结果表明:氨基酸添加剂对ZnO的形貌有非常显著的影响. 多孔纳米结构,中空圆饼型,毛绒球形等特殊形貌的ZnO可通过添加不同的氨基酸制备得到.在电沉积制备ZnO的过程中,以氨基酸作为软模板调控沉积物的形貌的方法,可以推广到其它金属氧化物的制备中.     

n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结的制备及其I-V特性

采用热蒸发气相沉积法在Si(100)衬底上生长直径约为60～70 nm的氧化锌(ZnO)纳米线,迸一步运用离子束溅射技术和热氧化工艺在ZnO纳米线表面形成含有均匀密集分布的超细氧化铜(CuO)纳米颗粒的CuO壳层,构成n-ZnO(核芯)/p-CuO(壳层)同轴纳米线异质结.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)用于研究样品的形貌、成分和晶体结构.实验结果表明,生长的ZnO纳米线呈纤锌矿单晶结构,CuO壳层为多晶结构.I-V曲线表明该同轴纳米线异质结构具有优良的二极管整流特性.这种具有大的异质结面积和高的比表面受光面积及强的表面化学活性的n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结构在大电流密度的纳米整流器件、太阳能电池、光敏器件和气敏传感器等领域有很好的应用前景.     

n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结的制备及其Ⅰ-Ⅴ特性

采用热蒸发气相沉积法在Si(100)衬底上生长直径约为60～70nm的氧化锌(ZnO)纳米线,进一步运用离子束溅射技术和热氧化工艺在ZnO纳米线表面形成含有均匀密集分布的超细氧化铜(CuO)纳米颗粒的CuO壳层,构成n-ZnO(核芯)/p-CuO(壳层)同轴纳米线异质结.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)用于研究样品的形貌、成分和晶体结构.实验结果表明,生长的ZnO纳米线呈纤锌矿单晶结构,CuO壳层为多晶结构.Ⅰ-Ⅴ曲线表明该同轴纳米线异质结构具有优良的二极管整流特性.这种具有大的异质结面积和高的比表面受光面积及强的表面化学活性的n-ZnO/p-CuO同轴纳米线异质结构在大电流密度的纳米整流器件、太阳能电池、光敏器件和气敏传感器等领域有很好的应用前景.     

不同形貌氧化锌纳米棒的CVD法制备及生长机制讨论

采用CVD技术制备了不同形貌的ZnO纳米棒.并利用XRD、SEM、能谱仪、荧光光谱仪对比研究了其表面结构、成份、相结构及光致发光特性.结果表明,样品形貌随着沉积位置的变化而变化,其生长遵循金属自催化机制.并且表明离子化氧空位的存在有利于ZnO的绿光发射.     

CuO/ZnO量子点异质结及同轴纳米线异质结构的研制

采用离子束溅射技术和热氧化工艺,对预先制备的ZnO纳米线表面进行纳米CuO修饰,研究了不同溅射工艺条件下对形成的CuO/ZnO纳米线异质结构的影响,通过控制溅射参数成功地合成出不同CuO量子点尺寸和分布密度的CuO/ZnO量子点异质结和CuO为壳层的CuO/ZnO同轴纳米线异质结构.将X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）用于研究样品的结构和形貌.实验结果表明,溅射在ZnO纳米线表面的Cu膜的厚度对形成的CuO/ZnO异质结构起着重要的作用.在Cu膜适度较薄时,获得了直径仅5 nm、分布较均匀的高密度（2.05×1010mm-2）CuO/ZnO量子点异质结;而Cu膜较厚时,形成的是CuO/ZnO同轴纳米线异质结构.利用高分辨透射电子显微镜（HRTEM）进一步对量子点异质结和同轴纳米线异质结的界面晶体结构进行了研究.     

ZnO缓冲层上定向ZnO纳米杆阵列的制备

利用Zn膜热氧化获得的非晶ZnO薄膜作为缓冲层,再采用Zn粉热蒸发工艺合成出定向、致密且直径较细(≈40 nm)的单晶ZnO纳米杆阵列,其阵列密度约为2.3×107mm-2.比较了在厚度不同的Zn膜所形成的ZnO缓冲层上生长的ZnO纳米杆形态,讨论了ZnO缓冲层表面形貌对ZnO纳米杆生长形态的影响.结果表明,随Zn膜厚度的增加,ZnO缓冲层从岛状大颗粒(0.5~1μm)并伴有密集小颗粒(<20 nm)状态变为连续薄膜,所得ZnO纳米杆从沿大颗粒表面无规则发散生长并伴小颗粒上的准定向生长转变成垂直于衬底的大面积定向生长,且纳米杆阵列也随着Zn膜厚度增加而变得定向、致密、和分布均匀.     

缓冲层厚度对Ti/Si模板上生长ZnO薄膜的影响

采用常压MOCVD法,以二乙基锌和去离子水为源,在不同厚度的ZnO缓冲层上生长了一组ZnO薄膜.分别采用X射线衍射(XRD)、干涉显微镜和光致发光谱(PL)对样品的结晶性能、表面形貌和发光性能进行分析,结果表明,随着缓冲层的引入,ZnO外延膜的质量得到很大提高,缓冲层的厚度对外延ZnO薄膜的质量有很大的影响,当缓冲层厚度为60 nm时,ZnO薄膜的结晶性能最好,表现出高度的择优取向,(002)面的ω摇摆曲线半峰全宽仅为1.72°,其表面平整,表现出二维生长的趋势,室温光致发光谱中只有与自由激子复合有关的近紫外发光峰,几乎观察不到与缺陷有关的深能级发光.     

ZnO/TiO2 纳米管复合材料的制备及其光催化性能

本文成功地制备了ZnO/TiO2纳米管复合光催化材料,并通过XRD,TEM和UV-Vis等测试手段对该复合光催化剂进行了表征.研究了该复合光催化材料在紫外光和太阳光下,对亚甲基兰的降解作用.结果表明,由于适量ZnO的复合,具有管状结构和较高比表面积的ZnO/TiO2纳米管复合光催化材料相对于纯的TiO2纳米管具有了更强的紫外光吸收性能和红移现象.使得该复合光催化剂在紫外光下对亚甲基兰具有更快和更完全的降解性能.ZnO/TiO2纳米管(10 wt%ZnO)复合光催化材料在太阳光照射下,对亚甲基兰也有较高的降解能力.而且,该催化剂也可被循环使用,这使得该复合光催化剂具有了广阔的应用前景.     

微波合成网络状纳米氧化锌

以硫酸锌、尿素及十二烷基硫酸钠为原料,在微波高温高压条件下用均匀沉淀法制备了纳米氧化锌。采用X射线衍射分析、透射电子显微镜对粉体进行了表征,并研究了其光谱性能。实验结果表明制得的纳米氧化锌为网络状结构,且对可见光的透光性好,对紫外光的屏蔽能力强,具有良好的发光     

纳米ZnO/PAA组装体系的制备及表征

以草酸为电解液，采用二次阳极氧化法制备了多孔阳极氧化铝膜（PAA），并利用阳极氧化铝膜的有序纳米多孔结构，用溶胶-凝胶法在多孔氧化铝模板内组装了ZnO纳米颗粒。结果表明，PAA模板在微米范围内呈有序的六角结构排列。ZnO／PAA组装体系断截面的SEM和X射线能谱图表明，在多孔氧化铝模板内生长了ZnO纳米半导体材料。