热蒸发法制备的球棒状氧化锌晶体的形貌及生长过程

在不用催化剂的条件下,通过热蒸发锌粉的方法,一种新颖的球棒状的氧化锌纳米结构被沉积在硅基片上.每一根球棒状的氧化锌纳米棒("纳米球棒")由三部分构成,分别是六边形"球棒头"、"球棒把手"以及一个连接过渡的部分.高分辨率透射电镜和选区电子衍射结果表明,纳米棒呈单晶特性,沿着[0001]方向择优生长.根据对实验结果的分析,纳米球棒的生长过程可以利用气-固生长机制进行解释,合理地提出其生长模型.     

氧化锌纳米棒的生长过程研究

利用高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙酸锌的配合物作为前驱体,在300 ℃温度下煅烧,并制备了氧化锌纳米棒。生成的产物用XRD,TEM,SAED等测试方法进行了表征。为了研究氧化锌纳米棒的生长过程,我们通过控制制备前驱体所需原料的比例不变,改变在300 ℃温度下煅烧的时间,分别为0.5, 3, 12和24 h,来观察生成产物的形貌特征。实验发现在110 ℃温度下干燥的前驱体中已经有氧化锌微晶生成;在300 ℃温度下煅烧0.5 h后就出现了明显的由几个纳米大小的微晶所组成的氧化锌纳米棒;煅烧3 h后的产物是结构非常完整的径直单晶ZnO纳米棒;12和24 h煅烧前驱体生成的ZnO纳米棒长度有所增加,ZnO的量基本保持不变。实验发现氧化锌的生长是沿着c轴方向,但是在横向也有生长方向。     

晶种分布对氧化锌纳米棒生长的影响

采用水热法在氧化锌晶种修饰的衬底上生长氧化锌纳米棒,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)系统地分析了晶种分布状态对氧化锌纳米棒排列的影响.SEM结果表明随着晶种密度的增大,氧化锌纳米棒从排列无序向具有高度取向的紧密有序纳米棒阵列转变,反映纳米棒端面垂直生长优化;XRD表征显示,随着晶种密度的增大,(002)峰增强,(110)峰减弱,即端面衍射增强,侧面衍射减弱,与SEM结果相对应.同时在生长的氧化锌纳米棒中存在链状和花状的簇结构,分析表明这些簇结构与晶种在衬底上的特殊分布状态有关.     

氧化锌叶片状纳米晶的结构和光谱特性

熔盐法对sol-gel法生成的前驱物处理合成新颖的叶片状的氧化锌纳米结构,TEM照片显示其长度300-500nm,宽度为50-80nm,两头尖端约呈25°夹角,形状基本沿中轴呈中心对称。其生长过程进行了研究:弯曲了的ZnO纳米棒闭合形成框架结构,框架内沿中轴方向并排生长的ZnO纳米线填满框架内的空隙形成叶片状的氧化锌纳米结构。Raman谱测量发现该结构是晶化的六角相氧化锌。对叶片状的氧化锌的声子限制效应进行了研究,并与纳米颗粒氧化锌予以比较。435cm-1的E2峰的Fano不对称具有正的Fano耦合系数。发现在585nm处出现光致发光峰,归于ZnO纳米结构中氧缺陷的作用。     

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。     

ZnO六方纳米管晶体的制备与光致发光性能

常压下在空气中以氧化锌和碳粉为原料,利用高温碳热还原反应法制备出了自组装ZnO纳米晶体,采用SEM、XRD、PL等手段对产物进行了表征。结果表明产物为自组装多层六方管状结构的晶体,且是单一的六角晶系纤锌矿ZnO相。分析表明其生长机理为首先形成ZnO薄片,然后薄片再卷曲为管状物,其中碳热能和静电能为卷曲驱动力。室温光致发光谱显示,ZnO六方管晶体在以545nm为中心的范围内,形成较强较宽的绿光发射峰,而红光发射的强度增幅尤其突出。     

氧化锌纳米结构的制备及发光性质研究

采用化学气相沉积方法,在氩气和氧气混合气氛下制备了两种四角结构的纳米氧化锌。初始反应物为纯锌粉,反应过程中没有采用任何触媒。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、光致发光光谱研究了纳米产物的结构和光学性质。获得的纳米产物为高纯的纤锌矿结构氧化锌。两种氧化锌纳米产物具有三维立体的四角结构,分别为四角锥-片状结构和四角锥-线状结构,具有较大的长径比,呈典型的微/纳结构。通过对两种氧化锌纳米结构的紫外发射峰和可见发射带的对比研究,探讨了氧化锌纳米产物可见发射带的起源,以及影响其发光性质的主要因素。     

ZnO双晶纳米梳

以纯锌粉作为原料，用气相输运法在650℃合成了ZnO双晶纳米梳结构，并用高分辨透射电镜 及选区电子衍射等方法对其微观结构进行了研究.结果表明双晶纳米梳两侧的齿针呈一定角 度以孪晶方式对称生长，其孪晶面为(1 1-3)，两侧齿针都垂直于孪晶界，其直径均匀分布 在50—100nm，每一侧梳背和齿针的生长方向均分别为〈0 1-1 0〉和〈0 0 0 1〉.由于孪晶 造成了晶体取向的变化，基于镜像对称的特征，ZnO双晶纳米梳两侧梳背的外缘可以均为Zn 终结的(0 0 0 1)面，因此都可以发生自催化作用并形成分支结构，这种纳米结构的生长过 程与王中林等人提出的极性生长机理相符合. 关键词： 氧化锌 纳米梳 双晶 极性生长     

氧化锌碳纤维复合结构制备及其紫外光响应性能研究

利用预处理的碳纤维为模板,在其表面磁控溅射氧化锌种子层,再通过水热法生长出氧化锌纳米棒,形成刷子状复合结构。轴心的碳纤维增强了材料的导电性能,同时该结构又具有较高的比表面积。将单根氧化锌/碳纤维转移到间距为180μm的金叉指电极上构建紫外光探测器,在325 nm激光照射下,该器件显示出约200倍的光电流增益,且具有良好的稳定性和光谱选择性。文中同时对响应机理进行了讨论。     

纳米氧化锌的过饱和控制生长与大小分布控制.

"在非水介质中合成了纳米氧化锌,测定了纳米氧化锌的紫外吸收光谱,并用有效质量模型计算了粒子大小,开发并命名了一种称之为纳米粒子过饱和控制生长的技术,该技术涉及将小的纳米粒子悬浊液加入到大的粒子悬浊液中,结果因为不同大小粒子间的溶解度差异小的粒子将全部溶解,大的粒子将整体长大,大粒子悬浊液的粒子数将保持不变,大粒子的生长速度显著比Ostwald老化的高．该技术最显著的特征是只要最初两悬浊液粒子大小的差异足够大,分布不是太宽,则粒子大小的分布将会因为粒子如此长大而变窄．"     

新奇纳米结构SiO_x的自组织生长及其发光

采用化学气相沉积法,以纳米Mg2Si和SiO2的混合粉体作为硅源,在较低温度自组织生长了大量绳状SiOx新奇纳米结构。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对纳米结构进行了系统表征,并在室温观测到了光致发光,其发光峰峰位在560nm附近,在此基础上对该纳米结构的生长机理进行了深入的讨论。     

压电式纳米发电机的原理和潜在应用

纤锌矿结构氧化锌纳米线具有半导体性能和压电效应.用导电的原子力显微镜探针针尖去弯曲竖直生长的氧化锌纳米线,在纳米线的内部和外部分别造成压缩和拉伸,这种独特结构导致了弯曲纳米线的内外表面产生反极性的极化电荷,借助半导体性质的氧化锌纳米线和其金属尖部的肖特基势垒将电能暂时储存在氧化锌纳米线内,并可用导电的原子力显微镜探针接通这一电源,向外界输电,从而完美地实现了在纳米尺度上把机械能转化为电能.该纳米发电机的发电效率可以达到17%—30%,此项重要的科学发现将为自发电式纳米器件奠定物理基础.文章介绍了它的工作原理和潜在应用.     

生长温度对MOCVD外延ZnO纳米结构的影响

为了探究生长温度对外延ZnO纳米结构的影响,得到ZnO纳米结构可控生长的生长温度条件。利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）方法,设计并获得了不同生长温度的ZnO外延样品,并对所有样品进行了表面形貌、光学特性、电学特性表征和结晶质量表征。实验结果表明:600℃生长的ZnO纳米柱横向尺寸最小,为65 nm左右,其光学特性也相对较好,晶体衍射峰的半峰宽最小,为0.165°,晶粒尺寸最大,为47.6 nm;电学性质相对最优的为640℃生长的ZnO样品,霍尔迁移率高达23.5 cm²/（V·s）。通过结果分析发现,生长温度能影响外延ZnO的生长模式,从而影响ZnO的形貌、光学、电学和晶体质量等特性。     

单根六方截面ZnO纳米针制备与发光特性

利用气相传输法,以高纯度氧化锌和碳粉为原料,通过高温碳热还原法制备出可分离单根针状ZnO纳米晶体。用XRD、SEM和PL等手段对其进行了表征。结果表明:样品系沿c轴方向生长、具有六方截面自组装ZnO纳米针(线)晶体。除具有一般线状ZnO纳米晶体相似的紫外光激励的PL谱外,在800nm飞秒激光脉冲激励下,从该样品可观测到上转换紫外受激辐射。     

一维氧化锌纳米结构生长及器件制备研究进展

介绍了一维氧化锌(ZnO)纳米结构的形态(纳米线和纳米带等)及其特点,阐述了该结构生长及器件制备的方法,例如水热法和化学气相沉积法等. 概述了该结构在发光二极管和纳米发电机等方面的应用进展. 最后,对一维ZnO纳米结构的未来发展趋势进行了展望,并在新方法和新工艺等方面提出了一些建议. 关键词： ZnO 一维纳米结构 制备方法 光电子器件     

液晶-氧化锌纳米复合材料的可调发光

采用超声波分散技术,选用氧化锌纳米晶体和液晶（N-（4-methoxybenzylidene）-4-ethoxybenzenamine）,制成液晶质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%的液晶-氧化锌纳米复合材料。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、光致发光光谱仪对样品进行表征。实验结果表明：当液晶MB₂BA在氧化锌纳米晶体的质量分数从0增加到80%时,氧化锌纳米复合材料的PL光谱峰值最终移到了418 nm的蓝光区域。随着氧化锌纳米晶体中液晶分子的增加,氧化锌纳米晶体的表面缺陷减少、其深层发光明显削弱,氧化锌纳米晶体的光致发光可以由最初的黄绿色转变为蓝色。因此,可以在氧化锌纳米晶体中通过添加适量的液晶MB₂BA来实现蓝光发射。     

Si(001)表面稀土金属硅化物纳米结构

稀土金属元素的硅化物在n型硅衬底上具有高电导率和低肖特基势垒的特点,在大规模集成的微电子器件领域具有很好的应用价值.文章系统介绍了在Si(001)表面自组装生长的稀土金属硅化物纳米结构的研究进展,较全面地讨论了退火温度、退火时间以及稀土金属表面覆盖度等生长条件对纳米结构生长的影响作用,并在此基础上分析了纳米线、纳米岛的晶化结构,衬底对纳米结构生长的影响,以及纳米结构的演化过程.搞清楚这些内在的生长机理,有助于人们今后实现可严格控制稀土金属硅化物纳米结构的形貌尺寸和分布的自组装生长.此外,文章还介绍了目前人们对稀土金属硅化物纳米线电学性质的研究进展.     

空气中氧化锌基可循环使用光催化剂

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。     

外电场极化对纳米氧化锌拉曼活性及气敏性能的影响

采用沉淀法制备了纳米氧化锌粒子,着重对其进行了不同条件(电场强度、极化温度)下的外电场极化处理.以X射线衍射仪和拉曼光谱仪对产物的结构、拉曼位移等进行了表征.测试了氧化锌极化产物在乙醇、丙酮气体中的气敏性能,研究了外电场效应对纳米氧化锌拉曼光谱和气敏性能的影响机制.结果表明,纳米氧化锌样品在外电场中存在着极化电场强度和温度的阈值,当电场强度和温度分别大于9375 V·cm~(-1)和150℃时,纳米氧化锌试片出现明显的漏电现象,极化效应显著降低并消失.在电场强度和温度阈值范围内,外电场极化作用能够导致氧化锌437 cm~(-1)处的拉曼特征峰强度明显降低.随外电场强度和极化温度增加,纳米氧化锌元件在丙酮气体中的灵敏度逐渐升高,在乙醇气体中的灵敏度逐渐降低,即外电场极化可以有效调控纳米氧化锌的气敏选择性.     

金纳米颗粒等离激元对不同形貌氧化锌薄膜发光性能的调控

采用化学气相沉积法制备了纳米棒状的氧化锌纳米结构薄膜和没有纳米棒的氧化锌薄膜,通过直流溅射在所制备的有纳米棒和没有纳米棒的氧化锌薄膜上淀积约3 nm厚的金纳米颗粒薄膜,研究了金纳米颗粒对不同表面形貌氧化锌薄膜的发光特性的影响。实验发现金纳米颗粒的存在使具有纳米棒的氧化锌薄膜的紫外发射增强,但使来自缺陷的可见光发射受到很大的抑制。通过比较有纳米棒和没有纳米棒的氧化锌薄膜在镀金纳米颗粒前后的发光特性,发现金表面等离激元对氧化锌发光的调控取决于氧化锌的表面形貌,纳米棒的存在更有利于金纳米颗粒等离激元调控氧化锌的发光特性。