磁场诱导水浴法制备ZnO纳米线阵列

发布时间：2020-02-10 01:08

【摘要】：ZnO是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物宽禁带半导体。由于其具有丰富的形貌和优良的光电磁等性能,已成为了最具潜在应用价值的半导体材料。适当的磁场诱导可以改善晶体的生长过程,缩减结晶的时间,从而提高产物的质量和制备效率。本论文正是在这样的背景下,利用磁场诱导水浴法制备出了形貌规整的ZnO纳米线阵列并对其光学性能进行了研究。首先,设计单因素实验,研究了磁场诱导对ZnO纳米线阵列生长的影响。实验结果表明,磁场基本不影响ZnO纳米线阵列的晶体结构,但会对其直径、均匀性、锌氧原子比以及发光性能产生较为明显的影响。结合实验结果和相关资料,初步分析了磁场的影响机理。然后,设计正交实验,对制备工艺进行了优化。实验结果表明,磁场对ZnO纳米线阵列的取向性影响较大；溶液浓度会对ZnO纳米线阵列的直径产生较大影响；反应温度则会显著影响ZnO纳米线阵列的长度和长径比。结合实验结果,分析并解释了ZnO纳米线阵列的生长机理。测试样品的光致发光特性,讨论并分析了其发光机理。最后,对ZnO纳米线阵列进行了Nd掺杂,研究了掺杂对其形貌和发光性能的影响。Nd元素的掺入没有改变ZnO纳米线阵列的结构和形貌,也没有改变其择优生长的特性。但在很大程度上改善了ZnO纳米线阵列的紫外发光性能。
【图文】：

纳米线阵列,生长过程

２．１．３实验的基本工艺流程逡逑本文采用磁场诱导水浴法制备ＺｎＯ纳米线阵列，主要分两部分：第一部分为晶种逡逑层的形成，，第二部分为ＺｎＯ纳米线阵列的生长，整个过程如图２－１所示。逡逑溶胶逦纳米颗粒逦纳米阵列邋■■■■■■煖逡逑■■■■■ＩＦ逡逑图２－１邋ＺｎＯ纳米线阵列的生长过程逡逑１２逡逑

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逦８０逡逑２Ｔｈｅｔａ（ｄｅｇｒｅｅ）逡逑图３－１晶种层的ＸＲＤ图谱逡逑ｆ、逦？逦’逦－邋Ｓ邋＊邋Ｊ邋■邋－邋ｆ逡逑图３－２晶种层的ＳＥＭ照片逡逑３．１．２邋ＺｎＯ纳米线阵列的生长逡逑制备出晶种层后就可以水浴生长ＺｎＯ纳米线阵列了。首先，配制摩尔比为１：１的六逡逑次甲基四胺与硝酸锌的混合水溶液。然后，将渡有ＺｎＯ晶种层的娃片正面朝上浸入溶逡逑液中，在恒温下进行水浴反应。这里将实验参数设置为：锌离子浓度０．０４５ｍｏｌ／Ｌ，水浴逡逑反应四小时，温度为８（ｒｃ。观察反应过程，发现当反应温度升至５（ｒｃ左右时，溶液中逡逑开始析出白色晶体。水浴反应完成后，用去离子水洗净娃片表面附着的白色粉末。观察逡逑洗净后样品，若样品表面晶种层的光泽消失了，则说明经过水浴生长，晶种层上已经生逡逑长出了邋ＺｎＯ纳米线阵列，并且生长比较充分。反之，若样品表面还能观察到彩色光泽，逡逑则说明生长不太充分。逡逑图３－３所示的是２＃样品的ＸＲＤ测试结果
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O614.241

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