低维氧化锌晶体及其复合纳米材料的生长机制和光学性质的研究

发布时间：2022-04-23 09:54

　　低维ZnO晶体及其复合纳米材料具有优越的物理性质和广泛的应用,是低维半导体物理的重要研究领域。ZnO是直接带隙半导体,禁带宽度为3.37 eV。它有60 meV的激子结合能,可用来制作室温紫外激光器。ZnO一般为六角纤锌矿结构,它的纳米晶体形貌多样。用自下而上的化学溶液法可制备出高质量的低维ZnO晶体及其复合纳米结构。研究ZnO晶体及其复合纳米结构的生长机制和光学性质不仅有科学意义,并且可以为其器件应用奠定理论基础。利用透射电子显微技术研究了ZnO晶体在溶液中的生长过程,发现ZnO纳米颗粒具有定向连接生长。通过理论研究和数值计算,发现ZnO的自发极化力主导了ZnO颗粒的定向连接生长。这提高了我们对纳米晶体在液体中的生长机制的理解。利用胶体合成法制备出ZnO量子点,研究了它们的电子结构、光吸收和光发射过程。ZnO量子点的荧光光谱显示出明显的量子限制效应和光再吸收现象。我们提出了一个不依赖于具体材料的光再吸收模型,很好地解释了实验现象。利用这个模型可以定量研究一般半导体量子点的光再吸收。通过对比紫外发光峰和绿光发光峰对颗粒尺寸的依赖关系并结合有效质量近似的理论计算,我们提出了ZnO量子点的... 

【文章页数】：106 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 低维半导体的发展过程
    1.3 低维半导体的生长原理
        1.3.1 晶体形核过程
        1.3.2 晶体生长过程
        1.3.3 自组织生长
    1.4 低维半导体的溶液生长法
        1.4.1 溶液的宏观性质
        1.4.2 晶体生长控制方法
        1.4.3 胶体化学合成
    1.5 低维半导体的光学性质
        1.5.1 低维半导体的物理效应
        1.5.2 低维半导体的光吸收
        1.5.3 低维半导体的光发射
    1.6 低维半导体的表征方法
        1.6.1 结构与形貌表征
        1.6.2 光谱表征
    1.7 选题的意义和研究内容
    参考文献
第二章 自发极化力诱导ZnO纳米晶体定向连接生长
    2.1 引言
    2.2 实验方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 ZnO晶体的透射电子显微分析
        2.3.2 ZnO晶体生长的力学分析
    2.4 小结
    参考文献
第三章 ZnO量子点的发光性质及光子再吸收理论模型
    3.1 引言
    3.2 实验过程
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 ZnO量子点的量子限制效应
        3.3.2 ZnO量子点的再吸收现象
        3.3.3 理论计算
    3.4 结论
    参考文献
第四章 ZnO–Ag异质纳米晶体的制备与光学性质
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 ZnO–Ag异质纳米晶体的合成
        4.2.2 实验表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 ZnO–Ag的结构分析
        4.3.2 ZnO–Ag的光学性质
        4.3.3 杂化激子模型及理论计算
    4.4 结论
    参考文献
第五章 ZnO/ZnS核壳结构的制备与光学性质
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 ZnO/ZnS核壳结构的制备
        5.2.2 实验表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 阴离子交换诱导ZnO转化成ZnS
        5.3.2 ZnO/ZnS的光学性质
        5.3.3 电荷转移速率
    5.4 结论
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作期望
致谢
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本文编号：3646949