贵金属纳米颗粒对单根ZnO纳米带光电性质的影响

发布时间：2018-07-11 14:20

  本文选题：ZnO纳米带 + 表面等离子体　； 参考：《哈尔滨师范大学》2015年硕士论文

【摘要】：在众多半导体中,氧化锌(ZnO)因其独特的理化性质,成为数十年间研究的热点。相较于纯ZnO,金属/ZnO复合纳米材料可以表现出更好的导电性能、更高的发光效率和稳定性。因此,制备和应用金属/ZnO复合纳米材料成为近段时期的热点之一。本文利用化学气相沉积法制备ZnO纳米带,通过扫描电子显微镜表征样品形貌。利用微栅模板法制作了单根ZnO纳米带微电极器件,用Au、Pt纳米颗粒对ZnO纳米带及其微电极器件进行修饰。分别在单根ZnO纳米带、Au/ZnO和Pt/ZnO复合纳米带上的不同位置进行光致发光原位测试实验,以此研究表面等离子体与缺陷态密度对ZnO纳米带近带边发射的增强的影响。结果表明,溅射Au、Pt纳米颗粒使ZnO纳米带近带边发射得到极大的增强,缺陷发射几乎淬灭。证实不同的纳米带以及同一纳米带上不同点的缺陷态密度不同,缺陷态密度越大,其近带边发射的增强率就越大。其中Pt纳米颗粒对单根ZnO纳米带光致发光性质的影响还未见报道。光致发光的原位测试方法适用于逐点研究金属表面等离子体共振对半导体带边发射的增强效应,有助于研发高效率固态光发射器。利用半导体参数测量仪测得器件在紫外光辐照和暗环境下的I-V特性曲线,研究了影响单根ZnO纳米带光电流和暗电流的因素。结果表明,Au纳米颗粒对光电流与暗电流的影响不同:光电流随Au纳米颗粒的增多呈现先增大减小的变化趋势,而暗电流随Au纳米颗粒的增多呈现持续增大的变化趋势,讨论了可能的机理。
[Abstract]:Among many semiconductors, zinc oxide (ZnO) has become a hot topic in recent decades because of its unique physical and chemical properties. Compared with pure ZnO, metal / ZnO nanocomposites exhibit better conductivity, higher luminescence efficiency and stability. Therefore, the preparation and application of metal / ZnO nanocomposites has become one of the hotspots in recent years. ZnO nanobelts were prepared by chemical vapor deposition (CVD), and the morphology of the samples was characterized by scanning electron microscopy (SEM). A single ZnO nanostrip microelectrode device was fabricated by the microgate template method. The ZnO nanobelts and their microelectrode devices were modified with Au-Pt nanoparticles. In situ photoluminescence experiments were carried out at different locations of single ZnO nanobelts Au/ ZnO and Pt- / ZnO composite nanobelts to study the effects of surface plasma and defect density of states on the near edge emission enhancement of ZnO nanobelts. The results show that the near-band emission of ZnO nanobelts is greatly enhanced by sputtering Au-Pt nanoparticles, and the defect emission is almost quenched. It is proved that the density of defect states is different for different nanobelts and different points of the same nanobelts, and the higher the density of defect states is, the greater the enhancement rate of near-band emission is. The effect of Pt nanoparticles on the photoluminescence properties of single ZnO nanowires has not been reported. The in-situ measurement of photoluminescence is suitable for studying the enhancement effect of metal surface plasmon resonance on the band edge emission of semiconductors, which is helpful to the development of high efficiency solid-state optical emitters. The I-V characteristic curves of the device under ultraviolet irradiation and dark environment were measured by the semiconductor parameter measuring instrument. The factors affecting the photocurrent and dark current of single ZnO nanobelts were studied. The results show that the effect of au nanoparticles on the photocurrent and dark current is different: the photocurrent increases first and decreases with the increase of au nanoparticles, while the dark current increases continuously with the increase of au nanoparticles. The possible mechanism is discussed.
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ132.41;TB383.1

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