水热法制备ZnO一维纳米阵列及其性能研究

发布时间：2018-07-25 12:27

【摘要】：氧化锌(ZnO)作为一种重要的宽禁带Ⅱ—Ⅵ族半导体材料,室温下的带隙宽度为3.37 eV,激子束缚能达60 meV,被广泛应用于光电领域。本文针对ZnO纳米结构的研究热点,利用水热(ACG)法,通过衬底表面缓冲层的外延生长方式,制备了高取向的六方纤锌矿氧化锌(znO)纳米棒阵列薄膜。研究实验参数对ZnO纳米结构形貌的影响,并对ZnO一维纳米阵列结构的生长机理、压电效应、Ⅰ-Ⅴ特性和润湿性能进行了研究,具体研究内容如下: (1)通过考察不同的生长时间、生长温度、初始甲酰胺浓度和缓冲层等研究了水热法制备ZnO的外延生长规律。并利用SEM、TEM、HRTEM等测试手段,分析和表征了制得的ZnO薄膜的晶体形貌、物相组成和组织结构等。实验结果表明:随着生长时间的增加,纳米棒的直径增大;生长温度对纳米棒直径影响较小对长度影响较大,随着温度升高纳米棒长度增加。初始甲酰胺浓度在一定范围内(2%～10%)对纳米棒直径有影响,超过一定浓度(10%)产生尺寸较为均一的粒子膜结构;纳米棒的取向生长与缓冲层有关,取向一致的ZnO纳米棒阵列的制备需要衬底表面涂敷ZnO晶种层;确定医用盖玻片上的纳米棒阵列是以氧化锌纳米薄膜缓冲层上的ZnO种子颗粒为成核点生长形成的。初步实现ACG法制备ZnO一维纳米棒阵列的可控生长。 (2)运用原子力显微镜在接触模式下表征了长度不同的ZnO纳米棒阵列结构的压电性能和Ⅰ-Ⅴ特性。研究结果表明随着纳米棒长度的增加,输出的电流信号随之增加;单根ZnO纳米棒的Ⅰ-Ⅴ曲线表现为正向导通反向截止的整流特性,反向击穿电压超过-6V,计算得到理想因子为3.3。分析了样品的压电原理并做了表征。 (3)用接触角测量仪表征了三种表面形貌的ZnO薄膜表面的润湿性能。结果表明不同表面形貌可以实现ZnO表面的润湿状态由疏水向超疏水转化,最后得到的较小直径纳米棒ZnO表面的接触角为154.6°。通过Cassie-Baxter模型计算得到超疏水结构的复合表面表观接触角θ_r~C=154.3°,与实验值符合得较好。
[Abstract]:As an important wide band gap 鈪，

本文编号：2143818