ZnO纳米线/片的MBE法制备及结构和光学特性研究
发布时间：2020-12-07 00:17
ZnO作为一种优异的光电功能材料,在众多领域如太阳能电池、发光二极管、气敏传感器等方面有着广泛的应用,又由于具有生物兼容性,在生命科学领域也有着重要的应用。为了满足不同需求,人们利用各种生长方法制备了丰富多彩的ZnO纳米结构。分子束外延（MBE）方法在制备高质量ZnO及其掺杂薄膜材料做了大量的研究工作。一方面,MBE系统处于（超）高真空中,能有效地避免其他杂质对样品的干扰;另一方面,MBE法可以通过精确地调控源材料的蒸发速率和气体流量等条件,进一步地控制纳米材料的生长。本论文主要介绍了利用氧等离子体辅助MBE（P-MBE）法制备ZnO纳米线/片及其性能研究。主要的研究结果如下:1.讨论了几种生长因素对ZnO纳米材料的影响,包括衬底温度、催化剂Au颗粒的尺寸、O2的流量和生长时间。结果显示,衬底温度较低时,ZnO的XRD主峰强度较高,而PL谱则相反;催化剂Au在退火后,其尺寸约为20～200nm;当O2流量为5.2sccm时,制备出ZnO薄膜结构,当O2流量为5.8sccm时,能制备出ZnO纳米线;随着生长时间的增加, P...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZnO的两种晶体结构
图 1.2 不同形貌的氧化锌纳米材料[10]图 1.3 用于一维纳米结构材料制备的管式炉示意图1.2.2.1 热蒸发法热蒸发法是最简单、最常用的一种合成方法。很多研究小组已经用这种方法成功的制备了不同形貌的 ZnO 纳米材料。通常，热蒸发法是在高温区域加热源气体出口气体进口基底石英管炉体ZnO+C热电偶
1.2.3 ZnO 纳米材料生长机理的研究制备 ZnO 纳米材料的主要机制有两种：气相-液相-固相（Vapor-Liquid-Solid,V-L-S）生长机理和气相-固相（Vapor-Solid, V-S）生长机理。1.2.3.1 气相-液相-固相（Vapor-Liquid-Solid, V-L-S）生长机理杨培东等[24]利用 V-L-S 机理制备出一维 Ge 纳米线，通过 TEM 实时监控 Ge纳米线的生长过程。如图 1.4 所示，V-L-S 机理可概括为三个阶段：1、合金形成阶段：先在衬底上蒸镀一层的金属（如 Au、Cu）催化剂，高温下锌源升华形成Zn 蒸气，气相 Zn 扩散或被载气运输到衬底处，Zn 蒸气与催化剂颗粒在高温下熔合形成 Zn-金属合金液滴；2、成核阶段：气相 Zn 不断的吸附到 Zn-金属合金的表面，当 Zn 达到过饱和后，会沿着固-液界面一个特定的方向从合金中析出，随着 Zn 不断的吸附，然后析出；3、生长阶段：由于合金具有很强的抗氧化能力，一般认为合金液滴不会吸附 O 被氧化，但是 O 能和从合金中析出的 Zn 发生反应得到 ZnO，最终在 Zn-ZnO 界面生长 ZnO 纳米材料。利用 VLS 机理已经合成了不同形貌的 ZnO 纳米材料如纳米线[25]、纳米环[26]、纳米带[27]、纳米管[28]等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]联合体驱使生长法制备ZnO纳米棒及其表征[J]. 沈坚,周明,李琛,张伟,吴春霞,蔡兰. 发光学报. 2010(04)
[2]ZnO一维纳米材料的研究进展[J]. 孙岳玲,龚安华. 辽宁化工. 2010(07)
[3]Au点阵模板控制生长ZnO堆垒单晶棒[J]. 孙海波,石锋,曹玉萍,郭永福,刘文军,薛成山. 微纳电子技术. 2010(05)
[4]PLD方法制备的ZnO纳米柱结构及光学特性[J]. 孙开通,胡礼中,于东麒,李娇,张贺秋,付强,陈希,王彬. 发光学报. 2010(02)
[5]纳米ZnO研究进展[J]. 叶晓云,周钰明. 化学与生物工程. 2010(02)
[6]热蒸发法制备纳米结构ZnO及其生长机理[J]. 李育洁,张海明,胡国锋,李晓洁,高波,朱彦君. 武汉大学学报(理学版). 2010(01)
[7]氧分压对化学气相沉积法合成ZnO纳米结构形貌的影响[J]. 冯程程,周明,吴春霞,马伟伟,李刚,蔡兰. 人工晶体学报. 2009(03)
[8]氧分压对PLD法生长Si(111)基ZnO薄膜性能的影响[J]. 何建廷,曹文田. 电子元件与材料. 2009(04)
[9]ZnO纳米线及其器件研究进展[J]. 谌小斑,贺英,张文飞. 微纳电子技术. 2008(10)
[10]生长条件对ZnO纳米结构形貌的影响[J]. 梅金丽,田永涛,程亮,王新昌,李光明,李新建. 材料导报. 2008(S2)
博士论文
[1]铁磁薄膜与极性ZnO表面相互作用的同步辐射光电子能谱研究[D]. 张旺.中国科学技术大学 2010
[2]一维纳米ZnO及其复合材料的发光二极管[D]. 郭洪辉.厦门大学 2009
[3]ZnO基稀磁半导体单晶薄膜的分子束外延生长以及性能研究[D]. 曹强.山东大学 2008
硕士论文
[1]单根氧化锌纳米线表面与应力效应的阴极荧光谱研究[D]. 薛海舟.中国科学技术大学 2009
[2]一维ZnO材料的生长机理及其光电性能的研究[D]. 郝昕.电子科技大学 2008
[3]ZnO纳米材料的制备、掺杂及性能研究[D]. 李介胜.浙江大学 2007
本文编号：2902261
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZnO的两种晶体结构
图 1.2 不同形貌的氧化锌纳米材料[10]图 1.3 用于一维纳米结构材料制备的管式炉示意图1.2.2.1 热蒸发法热蒸发法是最简单、最常用的一种合成方法。很多研究小组已经用这种方法成功的制备了不同形貌的 ZnO 纳米材料。通常，热蒸发法是在高温区域加热源气体出口气体进口基底石英管炉体ZnO+C热电偶
1.2.3 ZnO 纳米材料生长机理的研究制备 ZnO 纳米材料的主要机制有两种：气相-液相-固相（Vapor-Liquid-Solid,V-L-S）生长机理和气相-固相（Vapor-Solid, V-S）生长机理。1.2.3.1 气相-液相-固相（Vapor-Liquid-Solid, V-L-S）生长机理杨培东等[24]利用 V-L-S 机理制备出一维 Ge 纳米线，通过 TEM 实时监控 Ge纳米线的生长过程。如图 1.4 所示，V-L-S 机理可概括为三个阶段：1、合金形成阶段：先在衬底上蒸镀一层的金属（如 Au、Cu）催化剂，高温下锌源升华形成Zn 蒸气，气相 Zn 扩散或被载气运输到衬底处，Zn 蒸气与催化剂颗粒在高温下熔合形成 Zn-金属合金液滴；2、成核阶段：气相 Zn 不断的吸附到 Zn-金属合金的表面，当 Zn 达到过饱和后，会沿着固-液界面一个特定的方向从合金中析出，随着 Zn 不断的吸附，然后析出；3、生长阶段：由于合金具有很强的抗氧化能力，一般认为合金液滴不会吸附 O 被氧化，但是 O 能和从合金中析出的 Zn 发生反应得到 ZnO，最终在 Zn-ZnO 界面生长 ZnO 纳米材料。利用 VLS 机理已经合成了不同形貌的 ZnO 纳米材料如纳米线[25]、纳米环[26]、纳米带[27]、纳米管[28]等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]联合体驱使生长法制备ZnO纳米棒及其表征[J]. 沈坚,周明,李琛,张伟,吴春霞,蔡兰. 发光学报. 2010(04)
[2]ZnO一维纳米材料的研究进展[J]. 孙岳玲,龚安华. 辽宁化工. 2010(07)
[3]Au点阵模板控制生长ZnO堆垒单晶棒[J]. 孙海波,石锋,曹玉萍,郭永福,刘文军,薛成山. 微纳电子技术. 2010(05)
[4]PLD方法制备的ZnO纳米柱结构及光学特性[J]. 孙开通,胡礼中,于东麒,李娇,张贺秋,付强,陈希,王彬. 发光学报. 2010(02)
[5]纳米ZnO研究进展[J]. 叶晓云,周钰明. 化学与生物工程. 2010(02)
[6]热蒸发法制备纳米结构ZnO及其生长机理[J]. 李育洁,张海明,胡国锋,李晓洁,高波,朱彦君. 武汉大学学报(理学版). 2010(01)
[7]氧分压对化学气相沉积法合成ZnO纳米结构形貌的影响[J]. 冯程程,周明,吴春霞,马伟伟,李刚,蔡兰. 人工晶体学报. 2009(03)
[8]氧分压对PLD法生长Si(111)基ZnO薄膜性能的影响[J]. 何建廷,曹文田. 电子元件与材料. 2009(04)
[9]ZnO纳米线及其器件研究进展[J]. 谌小斑,贺英,张文飞. 微纳电子技术. 2008(10)
[10]生长条件对ZnO纳米结构形貌的影响[J]. 梅金丽,田永涛,程亮,王新昌,李光明,李新建. 材料导报. 2008(S2)
博士论文
[1]铁磁薄膜与极性ZnO表面相互作用的同步辐射光电子能谱研究[D]. 张旺.中国科学技术大学 2010
[2]一维纳米ZnO及其复合材料的发光二极管[D]. 郭洪辉.厦门大学 2009
[3]ZnO基稀磁半导体单晶薄膜的分子束外延生长以及性能研究[D]. 曹强.山东大学 2008
硕士论文
[1]单根氧化锌纳米线表面与应力效应的阴极荧光谱研究[D]. 薛海舟.中国科学技术大学 2009
[2]一维ZnO材料的生长机理及其光电性能的研究[D]. 郝昕.电子科技大学 2008
[3]ZnO纳米材料的制备、掺杂及性能研究[D]. 李介胜.浙江大学 2007
本文编号：2902261
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