ZnO纳米杆的制备及发光器件研究

发布时间：2017-09-14 20:31

  本文关键词：ZnO纳米杆的制备及发光器件研究

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【摘要】：众所周知,氧化锌(Zn0)是一种宽禁带半导体材料,具有非常稳定的物理性质及优良的光电性能因而受到越来越多的关注。本文选用水热法制备氧化锌纳米杆阵列,探究不同生长液浓度、生长时间和生长温度对氧化锌纳米杆阵列的影响。接着制备PEDOT:PSS-ZnO纳米杆异质结,封装测试其光电性能,最后掺入碳量子点进行研究。实验主要结果如下：(1)在考虑生长时间对氧化锌纳米杆形貌的影响时,通过分析比较得出生长8小时左右的纳米杆最优。当生长时间过短时,纳米杆无明显的六方结构形貌；而当生长时间过长时,过量的氨水又会对纳米杆造成腐蚀。(2)在考虑生长温度对氧化锌纳米杆形貌的影响时,通过分析比较得出800C左右生长的纳米杆最优。当生长温度过低时,反应进行缓慢,导致纳米杆生长不够充分；而当生长温度过高时,快速反应形成的氨水会对纳米杆造成腐蚀。(3)在考虑生长液浓度对氧化锌纳米杆形貌的影响时,通过分析比较得出生长液浓度为0.05 mol/L时生长的纳米杆最好。当生长液浓度过低时,前驱体的浓度不能满足纳米杆充分生长,此时纳米杆很细长,甚至长成长线状；而当生长液浓度过高时,纳米杆的形貌将难以控制。(4)在考虑种子液旋涂层数对纳米杆形貌的影响时,通过分析比较得出种子液旋涂层数为5层时生长的纳米杆是最好的。当种子液旋涂层数较少时,纳米杆生长不够密集,且纳米杆之间的缝隙较大；而当种子液旋涂层数较多时,籽晶层会出现重叠的现象,纳米杆就朝着各个方向生长。(5)通过水热法,采用柠檬酸和尿素为前驱体制备出了颗粒大小大约为3nm的碳量子点水溶液。制备出来的碳量子点水溶液的荧光都在450nm(蓝色)发光区域附近。把碳量子点溶液(1 mg/ml)滴加在预先制备好的氧化锌纳米杆阵列上并烘干。通过光致发光谱(PL)观察,我们得知将碳量子点与氧化锌纳米杆阵列相复合所形成的复合薄膜能够发出白光。(6)制备ITO/ZnO nanorod/PMMA/PEDOT:PSS/Ag发光器件,通过调节PMMA旋涂层数以及溶液的浓度选择最优条件,最后发出黄绿色的光。
【关键词】：氧化锌纳米杆 水热法 量子点 光致发光 电致发光
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.41;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11-12
• 1.2 一维纳米材料的特性12-16
• 1.2.1 氧化锌的晶体结构12
• 1.2.2 氧化锌的基本性质12-14
• 1.2.3 氧化锌的发光特性14
• 1.2.4 氧化锌的电学特性14
• 1.2.5 氧化锌的压电特性14-15
• 1.2.6 氧化锌的一维纳米结构15-16
• 1.3 选题意义及研究内容16-17
• 第二章 水热法制备氧化锌纳米杆17-31
• 2.1 水热法17-19
• 2.1.1 水热法的反应特点18
• 2.1.2 水热法的影响因素18-19
• 2.1.3 水热法的分类19
• 2.2 实验部分19-31
• 2.2.1 实验原料19-20
• 2.2.2 实验设备20-21
• 2.2.3 实验表征手段21-24
• 2.2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)21-22
• 2.2.3.2 光致发光谱(PL)22
• 2.2.3.3 X射线衍射谱(XRD)22-23
• 2.2.3.4 电致发光谱(EL)23-24
• 2.2.4 实验的理论基础24-25
• 2.2.4.1 溶液中的化学反应24-25
• 2.2.4.2 C_6H_(12)N_4的作用25
• 2.2.5 实验的具体流程25-31
• 2.2.5.1 衬底的制备25-27
• 2.2.5.2 前驱体溶液制备27
• 2.2.5.3 实验的反应过程27-31
• 第三章 氧化锌纳米杆的水热合成及生长条件的影响31-51
• 3.1 氧化锌纳米杆水热合成的过程31-32
• 3.1.1 清洗衬底31
• 3.1.2 制备种子层31-32
• 3.1.3 水热生长32
• 3.2 氧化锌纳米杆生长条件对其生长的影响32-49
• 3.2.1 生长时间对氧化锌纳米杆形貌的影响32-36
• 3.2.2 生长温度对氧化锌纳米杆形貌的影响36-40
• 3.2.3 生长液浓度对氧化锌纳米杆形貌的影响40-45
• 3.2.4 种子液层旋涂层数对氧化锌纳米杆形貌的影响45-49
• 3.3 本章小结49-51
• 第四章 碳量子点与氧化锌纳米杆阵列的复合51-63
• 4.1 碳量子点的研究51-53
• 4.1.1 碳量子点的性质51-53
• 4.1.2 碳量子点的制备方法53
• 4.2 碳量子点的制备53-57
• 4.2.1 制备所需试剂53
• 4.2.2 制备所需设备53-54
• 4.2.3 制备过程54
• 4.2.4 碳量子点的表征54-57
• 4.3 碳量子点与氧化锌纳米杆阵列复合57-62
• 4.3.1 SEM以及EDS表征58-60
• 4.3.2 透过率分析60-61
• 4.3.3 光致发光分析61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 氧化锌纳米杆发光器件的研究63-73
• 5.1 制备氧化锌纳米杆薄膜63-65
• 5.1.1 氧化锌纳米杆薄膜制备的主要流程63-64
• 5.1.2 衬底的制备以及清洗处理64
• 5.1.3 磁控溅射种子层64
• 5.1.4 薄膜的制备64-65
• 5.2 氧化锌纳米杆发光器件的制备65-67
• 5.2.1 PMMA的作用66
• 5.2.2 PEDOT：PSS的作用66-67
• 5.2.3 氧化锌纳米杆器件的制备67
• 5.3 氧化锌纳米杆发光器件的探究67-72
• 5.3.1 退火对氧化锌纳米杆器件的影响68-69
• 5.3.2 旋涂转速对氧化锌纳米杆器件的影响69-70
• 5.3.3 PMMA的浓度对氧化锌纳米杆器件的影响70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 研究总结73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 参考文献75-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间发表论文情况84

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本文编号：852181