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氧化锌是一种直接宽带隙半导体材料,室温带隙为3.37eV,激子束缚能高达60meV,在光电器件、太阳能电池,催化和敏感器件等领域里有广泛的应用前景。本文采用操作简单,成本低廉的液相法,实现了多种形貌氧化锌的高产可控生长及掺杂。主要研究内容和结果如下:
⑴取向氧化锌纳米线阵列的制备及物性研究。采用低温水溶液生长法,在涂有种子层的衬底上制备了高度[0001]取向的氧化锌纳米线阵列。
⑵形貌和取向可控生长氧化锌及荧光性能研究。分别通过种子层改性诱导生长和在生长液中加入有机离子进行调控,成功实现了形貌和取向可控制备纳米氧化锌。
⑶多孔氧化锌空心微米球的制备和光催化性能研究。采用低温液相自模板法,成功高产合成了表面为多孔网状结构、整体为空心球结构的微米球前驱体材料,通过在空气中进一步加热而晶化成氧化锌。多孔氧化锌空心微米球显示了较强的光催化降解有机污染物的能力。
⑷过渡金属掺杂氧化锌纳米颗粒的制备及纳米线阵列的组装。采用溶胶-凝胶技术,成功制备了过渡金属掺杂的氧化锌纳米晶粒,并进一步在氧化铝模板中组装成纳米线阵列。这种低温化学掺杂氧化锌制备稀磁半导体材料在构筑自旋半导体器件具有重要应用价值。