ZnO纳米线/纳米棒混合阵列的制备及其光致发光性能研究

使用无催化剂热蒸发法,在ZnO/Si薄膜衬底上制备了ZnO纳米线/纳米棒混合阵列.其中,纳米线的直径为10～20nm,纳米棒的直径为60～160 nn,二者混合在一起垂直生长于衬底表面.从衬底的上游到下游位置,混合,阵列中纳米线的含量逐渐下降,纳米棒逐渐增多.室温光致发光测试发现尺寸较小的纳米线阵列的紫外光发光强度比大尺寸纳米棒阵列高约5倍.持续激发光照射下,纳米线阵列的发光强度逐渐上升,停止光照后又逐渐下降到初始值,这可以用纳米线表面O2分子的解吸附和吸附过程来理解.     

在硅衬底上制备Si纳米线及其表征

采用以硅衬底为硅源的简单方法,在蘸有一层催化剂(0.05 M FeCl2·6H2O)薄膜的硅基片上直接制备了大量的单晶Si纳米线.用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)分别观察了硅纳米线的形貌及单根Si纳米线的显微结构.试验结果表明:随着温度的升高,纳米线的直径增大;催化剂是Si纳米线生成的重要因素,没有沉积催化剂的硅基片上不会有硅纳米线的生成,且该硅纳米线的生长机理为典型的气-液-固模式.     

CVD法制备高质量ZnO纳米线及生长机理

以金做催化剂,采用化学气相沉积(CVD)方法在Si(100)衬底上生长了整齐紧密排列的ZnO纳米线.XRD图谱上只有ZnO的(002)衍射峰,说明ZnO纳米线沿[001]择优生长;扫描电子显微镜分析表明:ZnO纳米线整齐排列在Si(100)衬底上,直径在100nm左右,平均长度为4μm.研究发现ZnO纳米线的生长机理与传统的V-L-S机理有所不同:生长过程中,在Si(100)衬底上先生长了大约500nm厚的ZnO薄膜,而ZnO纳米线生长在薄膜之上.     

多元醇法制备一维Ag纳米线

以硝酸银为前驱物,乙二醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,在金晶种存在条件下成功制备出一维银纳米线.对所得样品进行了X射线衍射,场发射扫描电镜,透射电子显微镜以及EDS分析.结果表明,制备的银纳米线为面心立方结构,长度在2～8μm范围,直径约为75～150 nm,产率较高.不同反应时间以及不同PVP(单体)与银离子摩尔比值均对最终纳米形貌产生影响.反应所得银纳米线为五重孪晶结构,最后对纳米线的生长机制进行了详细讨论.     

硝酸银辅助的氧化锌纳米线的气相法制备

以硝酸银作为催化剂前驱物,通过低成本的CVD法,成功合成了氧化锌纳米线.利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、高性能X射线能谱仪(EDS)、荧光光谱仪等研究了氧化锌纳米线的形貌、相结构、化学成份和光致发光特性.研究结果表明:所获得的氧化锌纳米线具有六方纤锌矿结构;平均直径为50nm,长度在3～5μm之间;室温下,氧化锌纳米线除了有明显的紫外发射外,在421nm附近还有紫光发射.整个氧化锌纳米线的生长由气-液-固机制所控制.     

电场辅助电化学法沉积ZnO纳米线

采用电场辅助电化学沉积的方法成功的在阳极氧化铝模板中沉积出ZnO纳米线阵列.透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)测试结果表明,制备的纳米线是单晶ZnO纳米线,形貌均匀,直径大约为60nm,并且择优于(101)晶面.我们对生长过程中所加辅助电场的作用给出了初步的解释.     

ZnO纳米线的水热法生长

本文采用两步湿化学法在玻璃衬底上制备了ZnO纳米线。首先,利用Sol-gel方法在载玻片上制备含有ZnO纳米颗粒的薄膜作为“种子”衬底。然后,利用水热法在“种子”衬底上生长了高度取向的ZnO纳米线。并对“种子”衬底和随后生长的ZnO纳米线进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子形貌图(SEM)和原子力显微镜(AFM)等分析。结果表明“种子”衬底为大范围内纳米颗粒均匀一致的ZnO薄膜。通过水热法制备的ZnO纳米线的直径在50～80nm,平均直径为60nm,长度大约为2μm。该ZnO纳米线除了具有很强的紫外发光(399nm)外,还在蓝光(469nm)和绿光(569nm)波段有较弱的光致发光现象。     

化学浴沉积法制备ZnO的形成机制研究

采用化学浴沉积法,以Zn(CH3COO)2和NH3·H2O为反应体系,研究了不同陈化时间阶段下产物的物相、形貌以及残余溶液中的Zn离子浓度.结果表明:在恒温陈化过程中,会出现中间产物ε-Zn(OH)2微晶,并且随着陈化时间的增加,这些e-Zn(OH)2微晶会逐渐转变为ZnO晶体,它们之间的相变过程虽同时遵循溶解-再结晶和固相转变两种机制,但以固相转变机制为主.     

化学气相沉积法制备氧化镓纳米线

β-Ga2O3纳米线是一种新型具有强发光特性的宽带隙半导体材料,作为探测器性能稳定巨可靠,近年来受到了极大的关注.本文主要采用化学气相沉积法(CVD),以Ag纳米颗粒为催化剂,在Si(100)衬底上生长了β-Ga2O3纳米线,经EDS、SEM、TEM等技术表征,证明其大部分遵循VLS生长机理,少许遵循VS机制.其中遵循 VLS 生长机制的β-Ga2O3纳米线更细更长,其形貌均匀一致,长度约为230～260 μm,直径约为150～180 nm,巨Ag颗粒皆在纳米线顶部.     

气相反应法制备GaN纳米线

用简单化学反应的方法,采用非空间限制的条件,成功地在LaAlO3衬底上制备了GaN纳米线.分别用X射线粉末衍射、场发射扫描电镜和高分辩电镜等对其成分、形貌及其结构进行了表征.制备的GaN纳米线直径大部分为10～50nm,且多呈平直光滑状态;纳米线的成分为六方晶系氮化镓晶体.     

物理气相传输法生长氧化锌晶体

以高纯氧化锌粉为升华源,采用物理气相传输法(PVT)法在1500℃下生长出了ZnO多晶体,生长速率达0.24 mm/h.样品XRD测试和拉曼分析表明,无籽晶自发成核生长的ZnO多晶体不仅具有六方纤锌矿结构,而且具有c轴方向择优生长特征.实验结果表明了PVT法可以进行大尺寸ZnO晶体的生长,并且可以达到0.2 mm/h以上的生长速率.     

化学气相传输法生长ZnO单晶及性质研究

利用化学气相传输法生长了ZnO单晶.在无籽晶自发成核的条件下,使用碳辅助增强质量传输方法,得到了晶粒尺寸达4mm×10mm的ZnO晶体.利用长有GaN层的蓝宝石晶片作为衬底,得到了直径为30mm、厚2mm左右的ZnO单晶体.比较了不同温度条件下晶体生长的结果并进行热力学过程和现象了分析.用光荧光谱和X射线双晶衍射研究了ZnO晶体的性质.     

无籽晶化学气相法生长ZnO晶体

采用化学气相法自发成核的方式生长出φ4mm×5 mm ZnO单晶体.分析了化学气相输运机制,获得ZnO-C体系在生长过程中的压强为0.43 MPa,确定以扩散传输为主;设计了新的生长石英安瓿(锥角约为35°),让沿较快面生长的晶核能淘汰其他晶胚,易长大并形成单晶;X射线衍射测试晶体生长显露面为(002)面,其回摆曲线半峰宽为18arcsec;六边形的腐蚀蚀坑确定该面为ZnO(001)的Zn面,位错缺陷密度为103 cm-2量级.晶体在368 nm处出现了较强的紫外发光峰,属带边激子跃迁;紫外透过率在450～1000 nm内达65;,截止波长为390 nm,对应禁带宽度约为3.12 eV.结果表明,采用无籽晶化学气相法生长的ZnO晶体结晶度好,质量较高.     

改进水平籽晶气相法生长CdSe单晶

采用改进的双温区水平籽晶气相升华法,生长出尺寸为?15 mm ×35 mm的完整CdSe单晶体。经X射线衍射仪、能谱分析仪和傅里叶红外光谱仪的检测,CdSe单晶粉末衍射谱与标准衍射峰吻合较好,单晶摇摆曲线半高宽0.5°;Cd、Se化学计量比等于1∶0.977,接近理想比;晶体在2.5~20.0μm红外波段范围内的透过率T >65;,吸收系数α<0.1 cm-1。这些结果表明,采用本方法生长的晶体结晶性较好、成分均匀、透过率较高,品质良好,这对生长类似高蒸气压、高熔点的III-V、II-VI族晶体,会有所帮助。     

ZnO纳米颗粒团聚微球的生长机理研究

采用化学浴沉积法,以Zn(CH3COO)2和TEA为反应体系,制备了ZnO纳米颗粒团聚微球,并对不同陈化时间阶段下的产物分别进行了物相、形貌、热重以及傅里叶红外吸收光谱表征,同时研究了不同TEA含量对最终产物的影响.结果表明:在恒温陈化过程中,首先会生成纳米片状的Zn5(OH)8Ac2·2H2O,同时它们之间相互连接为花状结构.其次随着陈化时间的增加,花状的Zn5(OH)8Ac2·2H2O不断分解为ZnO纳米颗粒,最后ZnO纳米颗粒会进一步自组装为一定尺寸的微米球.     

金属有机物气相外延生长InAlGaN薄膜及其性能表征

在不同的生长温度和载气的条件下,采用低压金属有机物气相外延方法生长了系列的InAlGaN薄膜,通过能量色散谱(EDS),高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光谱(PL)对样品进行表征与分析,研究了生长工艺对InAlGaN外延层结构和光学性能的影响.发现当以氮气做载气时,样品的发光很弱并且在550nm附近存在一个很宽的深能级发光峰;当采用氮气和氢气的混合气做载气时,样品中的深能级发光峰消失且发光强度明显提高.以混合气做载气,InAlGaN薄膜中铟的组分随生长温度的升高而降低,而薄膜的结构和光学性能却提高.结合PL和HRXRD的测试结果得到了较佳的生长参数:即载气为氢气和氮气的混合气以及生长温度在850℃到870℃.     

溶胶-凝胶模板法制备磷酸铁锂纳米线阵列

以多孔阳极氧化铝(AAO)为模板,采用溶胶-凝胶法和模板法结合的方法制备了LiFePO4纳米线阵列,实验考察了煅烧温度、气氛等主要工艺参数对纳米线阵列形貌晶型的影响,并用SEM、XRD对纳米线的结构、成分和形貌进行了表征.结果表明:制备的LiFePO4纳米线阵列的直径约为200nm,长度为60μm,长径比达到300,纳米线阵列的直径主要取决于模板的孔径,长度接近于模板的厚度.采用不同结构尺寸的AAO模板,可实现纳米线阵列的可控制备.最后在实验基础上,对纳米线阵列的形成机理进行了分析.