ZnO及ZnO基纳米材料的制备与光学特性研究

发布时间：2017-10-26 22:03

  本文关键词：ZnO及ZnO基纳米材料的制备与光学特性研究

  更多相关文章： 热蒸发 电化学 ZnO纳米结构 掺杂 异质结 光学性质

【摘要】：纳米ZnO作为一种非常重要的宽禁带半导体纳米材料,其优良的物理和化学性能,使其受到广大研究人员的青睐。ZnO的掺杂和ZnO基复合纳米结构在诸多领域表现出非常巨大的应用潜力,具有非常广阔的发展前景。本文采用热蒸发法制备了多种形貌的ZnO纳米结构,并对比了蒸发源质量和反应温度对其影响。利用电化学沉积法成功制备出ZnO纳米棒阵列,并对其进行一系列Al3+掺杂实验;同时利用制备的纳米棒阵列作为基底成功合成了ZnO-CdS复合纳米材料。通过XRD、EDS和FESEM对制备出的试样观察期形貌,测试了试样的Raman光谱、PL谱、UV-vis光谱,并对试样的形貌和光学性质进行了分析。本文的主要研究内容和结论如下:1、采用低真空热蒸发法,在1050℃~1200℃范围内,通过控制蒸发源的质量和反应温度,成功制备出带状、节状、刷头状、旗状和线状ZnO纳米材料。ZnO纳米结构的尺寸随着温度的升高而变大。蒸发源过少会导致ZnO纳米结构生长不完全。通过分析Raman光谱、PL光谱,可以发现,温度升高会使ZnO纳米结构结晶度增大,而蒸发源不足也会导致结晶度变差。2、采用低温恒电流电化学沉积法,在ITO导电玻璃上成功制备出ZnO纳米棒阵列。并以ZnO纳米棒阵列为基础,通过控制Al3+浓度,成功制备出不同浓度的Al3+掺杂ZnO纳米结构。随着Al3+浓度的提升,ZnO纳米棒阵列变得稀疏无序,到最后发生根本转变成ZnO纳米花结构。通过分析试样的Raman光谱,PL光谱,我们发现掺杂浓度低时,对ZnO的晶体结构影响较小,而浓度越高,影响会越大;Al3+掺杂浓度越高,ZnO的缺陷能级也越高。3、采用低温恒电流电化学沉积法,在ITO导电玻璃上成功制备出ZnO纳米棒阵列。采用低温恒电压电化学沉积,在ZnO纳米棒阵列上沉积了一层CdS纳米膜,形成ZnO-CdS异质结。
【关键词】：热蒸发 电化学 ZnO纳米结构 掺杂 异质结 光学性质
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 绪论7-22
• 1.1 引言7-8
• 1.2 纳米效应8-10
• 1.3 纳米材料的应用10-11
• 1.4 氧化锌纳米材料的结构与应用前景11-15
• 1.4.1 纳米结构11-13
• 1.4.2 应用前景13-15
• 1.5 氧化锌纳米材料的制备表征技术15-20
• 1.5.1 制备方法15-18
• 1.5.2 表征技术18-20
• 1.6 选题依据和主要研究内容20-22
• 1.6.1 选题依据20
• 1.6.2 主要研究内容20-22
• 第2章 氧化锌纳米结构的热蒸发法制备及其光学特性研究22-35
• 2.1 引言22
• 2.2 实验过程22-24
• 2.2.1 实验原料及仪器22-23
• 2.2.2 制备过程23-24
• 2.3 试样的表征与光学特性分析24-34
• 2.3.1 XRD表征25-26
• 2.3.2 形貌表征26-29
• 2.3.3 生长机理分析29-31
• 2.3.4 光学性质分析31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 氧化锌基纳米材料的电化学沉积制备及光学特性研究35-54
• 3.1 引言35
• 3.2 实验原料与仪器35-36
• 3.3 氧化锌纳米棒阵列的制备36-41
• 3.3.1 制备过程36-38
• 3.3.2 形貌表征38-39
• 3.3.3 光学特性分析39-41
• 3.4 氧化锌纳米棒阵列的铝掺杂实验41-49
• 3.4.1 实验过程41-42
• 3.4.2 形貌表征42-46
• 3.4.3 光学特性研究46-49
• 3.5 氧化锌/硫化镉异质结的制备49-53
• 3.5.1 实验过程50
• 3.5.2 形貌表征50-52
• 3.5.3 生长机理分析52-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第4章 全文总结与展望54-56
• 4.1 文章总结54-55
• 4.2 展望55-56
• 参考文献56-62
• 科研成果与参与情况62-63
• 致谢63-64

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本文编号：1100619