纳微氧化锌形貌演变过程的实验和模拟研究

利用热蒸发锌粉法在水平管式炉中成功生长出了纳微结构氧化锌。研究了不同的O₂/N₂流量下,锌源上、下游氧化锌形貌的演变过程。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和拉曼光谱等对产物形貌和结构进行了表征。制备的纳微氧化锌具有六方纤锌矿结构,纯度高,结晶好。当保持O₂流量为0.25 sccm,O₂和N₂的总流量分别为100 sccm、200 sccm和400 sccm时,上游产物形貌为钉状且钉帽尺寸逐渐减小,而产物形貌分别为多足、铅笔和针状。当保持总流量为400 sccm,随着O₂流量的增加,上游的钉状氧化锌的钉帽变大,下游针状氧化锌的顶部直径变粗,长度变长。计算流体动力学模拟结果表明:纳微氧化锌的形貌演变过程与Zn蒸汽和O₂的反应速率决定相关。