单根ZnO纳米棒的制备及其光学性能的研究

发布时间：2020-09-12 08:31

　　 作为第三代半导体材料,ZnO是一种直接宽带隙半导体,室温禁带宽度为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV,因此在半导体光电器件中具有巨大的应用潜力。相比于单晶或薄膜材料,一维ZnO纳米棒由于其特殊的几何尺寸,具有许多低维材料的独特性能。目前,对于一维ZnO纳米棒阵列的研究相对丰富,但阵列整体的测量往往掩盖了单根纳米棒独特的光电性质。利用光刻或电子束曝光技术,单根ZnO纳米棒可以构筑成效应晶体管,可以较为方便地研究单根Zn O纳米棒的电学性能。另一方面,由于单根ZnO纳米棒定位难、横截面积小等原因,对单根Zn O纳米棒的光学性能的表征比电学性能更具有挑战性。因此,本文利用化学气相沉积法(CVD)制备Zn O纳米棒阵列,在溶液中分散得到单根Zn O纳米棒,利用光刻技术制备了带有图形化坐标的衬底,对单根ZnO纳米棒进行准确定位,并以此为基础深入研究了单根ZnO纳米棒的光学性质。本文的主要研究内容如下:1.通过CVD法制备了ZnO纳米棒阵列,ZnO纳米棒的平均长度约为25μm,直径约为250 nm,并研究了在不同体积的乙醇溶液中,单根ZnO纳米棒的分散程度,发现当乙醇溶液的体积为2 mL时,ZnO纳米棒的分散程度较好,适合实验对象的选择与测量。2.为了能准确定位单根ZnO纳米棒,我们利用光刻技术,通过旋涂、曝光、显影等操作,在Si/SiO_2衬底上制作了带有图形化的坐标。3.通过光化学沉积的方法,我们在单根ZnO纳米棒上沉积了Ag纳米颗粒,并通过改变硝酸银的浓度,实现Ag纳米颗粒的数量和尺寸的调控。由于Ag与ZnO之间的电荷转移,ZnO/Ag复合纳米结构的带边发光减弱,缺陷发光得到了增强。我们在ZnO/Ag复合纳米结构中观察到由于化学增强机制而产生表面增强拉曼散射(SERS)效应,利用该效应,我们可以研究单根ZnO纳米棒的Raman散射机制。4.同样利用CVD法,我们制备了单根ZnO:Ga纳米棒,并对其样貌、结构和性能进行了表征。研究表明,单根ZnO:Ga纳米棒可以作为非贵金属SERS衬底,增强有机分子R6G的拉曼信号。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1
【部分图文】：

图 1.1 ZnO 的三种晶体结构：(a) 岩盐矿结构 (b) 闪锌矿结构 (c) 纤锌矿结构[17]常温常压条件下，以六方纤锌矿为结构的 ZnO 的空间群是 6 4或 P63mc，常数为 a=0.3249，c=0.5206，c/a=1.602，这与理想的六方结构（c/a=1.633

不同结构下的ZnO的PL图谱：(1)四脚结构(2)针状结构(3)纳米棒(4)贝壳状结构(5)高反光棒状结构(6)带状结构

室温下，ZnO纳米棒的Raman图谱

【参考文献】

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3 邓常猛;耿永友;吴谊群;;激光光刻技术的研究与发展[J];红外与激光工程;2012年05期

4 张雁;尹利辉;冯芳;;拉曼光谱分析法的应用介绍[J];药物分析杂志;2009年07期

5 姜军,周芳,曾俊英,杨铁锋;光刻技术的现状和发展[J];红外技术;2002年06期

本文编号：2817409