论文部分内容阅读
本论文以ZnO和ZnS一维纳米材料为研究对象,在深入了解国内外研究现状的基础上,采用化学气相沉积法(CVD)制备ZnO和ZnS一维纳米材料,重点研究实验条件如前驱体种类及配比、加热温度和衬底位置对合成产物的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)分析合成产物形貌和微观结构,揭示其生长机理并通过阴极射线荧光(CL)技术研究几种典型纳米结构的发光特性。以ZnS为主要前驱体材料,通过高温加热反应和控制实验反应条件,在镀金Si衬底上获得以ZnO纳米线为主的多种纳米结构,纳米线生长末端可以明显看到催化剂颗粒,表明ZnO纳米线以典型的VLS机制生长。CL光谱分析发现,ZnO纳米线在380nm和517nm处有两个强发光峰,分别为紫外发光和绿色可见发光。当在ZnS前驱体中掺入P2O5,产物形貌会随着P2O5掺入量的增加向ZnS纳米带结构演变,当P:Zn:ZnS的摩尔比为6:1:10时,合成产物中ZnS纳米带所占比例最大,结构最优良。透射电镜分析表明ZnS纳米带以VS机制生长,长度沿[0001]方向生长,宽度沿[01-10]方向生长。光学性能研究发现,ZnS纳米带在341nm处有很强的紫外发光,而在530nm处的绿色可见发光相对较弱。在以上实验基础上,我们仍采用ZnS粉末为前驱体,将生长温度加热到1000℃在前驱体附近衬底上获得大量三角状ZnO纳米片结构。形貌和结构分析显示,三角状ZnO纳米片表面非常光滑,宽为2~31μm,高为5-7gm,顶端有Au颗粒,其生长可确定为沿轴向[0001]方向的VLS生长和沿(0001)和(-2110)晶面的VS外延生长。CL光谱分析显示,在387nm处有很强的紫外发光,这是三角状ZnO纳米片带边自由激子复合发光形成的,而由0空位和Zn间隙原子导致的可见发光却非常弱,说明三角状ZnO纳米片具有非常高的结晶度,点缺陷浓度非常低。