ZnO纳米棒阵列的可控生长与表征

采用化学溶液法在沉积了ZnO种子层的SnO2:F导电玻璃衬底上,生长了ZnO纳米棒阵列。研究了1,3-丙二胺浓度对纳米棒阵列的形貌结构的影响规律。采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)对ZnO纳米棒的表面形貌和晶格结构进行了表征。SEM结果表明纳米棒阵列垂直衬底表面生长,XRD结果表明纳米棒生长方向沿着[002]晶向,具有单晶结构。1,3-丙二胺浓度对制备得到的纳米棒形貌、长度等有明显调控作用。在优化条件下生长的ZnO纳米棒的长度大约7m,根部直径150nm,尖端直径大约10nm。研究了ZnO纳米棒阵列的光致发光(PL)特性。     

铝修饰氧化锌纳米棒的制备及表征

研究铝(Al)修饰对氧化锌(ZnO)纳米棒的晶体结构、微观形貌和光学性能的影响。以乙酸锌和六亚甲基四胺的混合液为前驱液,采用水热法制备ZnO纳米棒,应用磁控溅射Al的方法修饰ZnO纳米棒,分别使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、拉曼光谱仪和荧光光谱仪对Al修饰前后ZnO纳米棒的表征分析,结果表明:ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构、结晶度较高,且沿晶面(002)择优生长;ZnO纳米棒的尺寸均匀、平均直径约为200 nm;修饰后的ZnO纳米棒表面附着一层Al颗粒,Al颗粒能有效增强在波长380 nm～1 100 nm范围内的吸收率,同时改善了ZnO纳米棒的光致发光性能。     

水热法制备花状和菜花状氧化锌

以Zn(NO3)2·6H2O和N2H4·H2O为原料,采用水热法在180℃下保温24 h,制备了花状和菜花状的氧化锌(ZnO)纳米棒束.用XRD、SEM、FE-SEM及HR-TEM对样品进行了表征.XRD结果表明所制样品为六方纤维锌矿结构的ZnO晶体;SEM及FE-SEM测试结果显示ZnO晶体的形貌呈花状和菜花状,且由直径约100 nm的纳米棒组成;HR-TEM结果表明单晶纳米棒沿[0001]方向生长最快.结合测试结果,分析、讨论了花状和菜花状ZnO纳米棒束的生长机理及N2H4·H2O在ZnO生长过程中的作用.     

溶液处理ZnO纳米火炬阵列薄膜的制备及其气敏性能研究

利用晶种生长和溶液处理相结合的方法在气敏元件表面制备出了ZnO纳米火炬阵列薄膜,该方法在低温下进行,对环境友好且能耗低。对制得的薄膜进行XRD表征,结果表明其主要物相为纤锌矿ZnO;并对该薄膜进行FESEM表征,发现该ZnO纳米火炬呈中空形貌,高5μm,外径2μm,壁厚约200nm,且大小均一、排列有序。这些纳米火炬都是由粒径20nm左右的更细小的ZnO粒子组装而成。此外还讨论了ZnO纳米火炬结构的可能生长机理。最后对这种ZnO纳米火炬阵列薄膜进行了乙醇的气敏性能测试,并与纳米棒和纳米墙等已知形貌的ZnO纳米材料相比较,结果表明纳米火炬结构的ZnO纳米材料具有更优良的气敏性能。     

棒状氧化锌纳米材料的制备及表征

分别以Zn(Ac)2.2H2O和Zn(NO3)2.6H2O为锌源,利用简易的低温液相法制备了2种不同形貌的ZnO纳米棒状结构。XRD衍射图谱表明,所得的ZnO纳米棒具有六角纤维锌矿结构;通过SEM观察可知,以Zn(Ac)2.2H2O为锌源制备的ZnO纳米棒,长度1~5μm,直径50~100 nm;以Zn(NO3)2.6H2O为锌源制备的ZnO纳米棒,长度0.5~1μm,直径40~60 nm。     

非晶态ZnO薄膜的微结构及光学性质

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了非晶态ZnO薄膜。用X射线衍射仪(XRD)、扫描探针显微镜(SPM)研究了非晶态ZnO薄膜的晶相和微观形貌,用紫外-可见光光度计和荧光光度计研究了非晶态ZnO薄膜的光学特性。测试结果表明,XRD谱没有任何衍射峰,表明所制备的ZnO薄膜确实是非晶态;非晶态ZnO薄膜的表面平整、光滑,表面粗糙度均值为1.5 nm;在可见光区有很高的透过率,最高值为90%;光学带隙为3.39 eV;其PL谱显示在紫外区384 nm处有较强的紫外发射。     

水热生长直立均匀ZnO纳米棒阵列的影响因素

采用水热合成方法制备了ZnO纳米棒阵列,并对水热过程中ZnO纳米棒阵列形貌的影响因素进行了考察,发现高浓度的前驱液和籽晶层辅助生长都有利于得到直立均匀的ZnO纳米棒阵列。如果不更换反应前驱液,即使延长反应时间,ZnO纳米棒阵列的长度也没有明显的增长。每隔2.5h更换新鲜的反应前驱液,ZnO纳米棒阵列的长度会随着反应时间增加而相应的增长。     

四脚针状ZnO纳米结构的制备及表征

采用以Zn粉、C粉为原料,采用热蒸发法,在没有任何载气和700℃下制备了四脚针状ZnO纳米结构。C粉起到了催化剂的作用但产物却不存在催化剂去除的问题,同时C粉氧化生成的CO/CO2还起到了载气的作用。扫描电镜(SEM)表明,四脚针状ZnO具有很细的尖端,直径为50 nm。X射线衍射(XRD)、微区拉曼图谱的特征峰表明,四脚针状ZnO是高纯的六角纤锌矿结构。光致发光(PL)谱在403 nm附近有微弱的紫光发射峰,而在510 nm附近出现了很强的绿光发射峰。     

室温铁磁性蒲公英状氧化锌的制备及生长机理研究

以锌粉、醋酸锌和氢氧化钠为原料,采用水热法制备出了具有结构性缺陷的蒲公英状ZnO。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪和超导量子干涉仪对产物的结构形貌和光学性能及磁学性能进行了表征,并对其生长机理进行了探讨。研究表明,蒲公英状氧化锌为六方纤锌矿结构,由许多顶端为锥尖形的棒自组装而成;其荧光本征发射峰在388nm处,属于激子跃迁发射。在波长450～492nm处所观察到的3个弱蓝光峰是由锌填隙原子中的电子到价带顶的跃迁所致;在波长492～580nm范围内出现的较为宽泛的绿光发射峰根源于电子从导带底到氧错位缺陷能级间的跃迁。蒲公英状ZnO中存在的结构性缺陷使得原本呈现抗磁性的ZnO具有了室温铁磁性,从而可作为一种稀磁半导体应用到自旋电子学领域中。     

NaMgF3:Ce3+纳米粒子的制备与光谱性质研究

采用十六烷基三甲基溴化铵/正丁醇/正辛烷/水(或盐溶液)微乳液体系,利用微乳液方法制备出NaMgF3:Ce3 纳米粒子;通过XRD确定了所制备样品的结构,并运用谢乐公式计算了样品的平均粒径(43.05nm),结果表明其粒径均在纳米范围之内;运用ESEM(环境扫描电镜)观察了NaMgF3:Ce3 纳米粒子的形貌和粒径尺寸;将纳米粒子的荧光光谱与相应体相材料的荧光光谱进行了对比,发现两种荧光光谱有很大不同,NaMgF3:Ce3 纳米粒子的最大发射峰红移了27nm.     

Controlling growth of ZnO nanostructures via a solution route

A solution method was developed for fabricating ZnO nanostructures using (NH₄)₂CO₃ as starting material. SEM analysis shows that ZnO nanostructures exhibit nanorod, branch and flower-like morphologies. The crystal phase of as-synthesized products was characterized by X-ray diffraction (XRD). The growth process, formation mechanism and optical property were also discussed by means of transmission electronic microscopy (TEM), high resolution transmission microscopy (HRTEM) and photoluminescence (PL). The growth direction of ZnO nanostructures was investigated based on the results of HRTEM. The PL spectrum shows two strong peaks (centered at around ∼387 and ∼470 nm) and a broad peak (centered at around ∼580 nm). Funded by the Ministry of Education of China (PCSIRT0644)     

Cu掺杂对ZnO量子点光致发光的影响

通过溶液法合成了Cu掺杂ZnO量子点。X射线衍射(XRD)和高分辨电子透射电镜(HRTEM)图像显示Cu掺杂ZnO量子点具有六角纤锌矿结构,晶粒大小为4～5nm。Cu掺杂抑制了ZnO量子点颗粒长大。室温光致发光(PL)谱观察到紫外带边和可见区两个发射峰。随着Cu掺杂浓度的增大,紫外荧光峰位发生缓慢红移,由366nm移到370nm;可见区发射峰位发生蓝移,由525nm移到495nm;同时,两个发射峰强度降低。光谱结果表明:Cu的掺入,一方面抑制表面与O空位有关的缺陷,在495nm出现了与Cu1+有关的发射峰;另一方面,Cu离子掺入ZnO量子点引入一些非辐射中心,降低了自由激子发射。     

纳米氧化锌的制备与光学性能表征

用水热法以十二烷基磺酸钠(SDS)为添加剂制备了氧化锌纳米晶,并通过X 射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、红外光谱(IR)、紫外 可见吸收光谱(UV)以及光致发光光谱(PL)等测试手段对所得产物形貌和光学性能进行了研究.TEM结果表明,所得产物为六角纤锌矿型氧化锌,直径约4 0～6 0nm ,分散性良好.PL光谱表明所制备的氧化锌样品在4 0 5nm处有一紫光发射峰,在约6 0 4nm处有一红光发射峰.我们认为4 0 5nm紫光发射是由锌空位引起的,红光的发射则是由氧填隙引起的     

Controlled growth and photoluminescence of highly oriented arrays of ZnO nanocones with different diameters

Large-scale oriented ZnO nanocone arrays were directly grown on zinc substrate through a hydro-thermal reaction of Zn foil with aqueous butylamine solution(3 mol/L) at 100—180 ℃ for 12 h.The syn-thesized products were characterized with X-ray diffraction,Raman spectrum,scanning electron mi-croscopy and transmission electron microscopy.The results showed that the ZnO nanocones were single crystalline with the wurtzite structure and grown along the [0001] direction.The diameter of nanocones is decreased with ...     

Fabrication and green emission of ZnO nanowire arrays

Well-aligned single-crystalline wurzite zinc oxide (ZnO) nanowire arrays were successfully fabricated on a Si substrate by a simple physical vapor-deposition (PVD) method at a relatively low temperature of about 500℃. The as-fabricated nanowires were preferentially arranged along the [001] direction of ZnO. The photoluminescence spectrum of ZnO nanowire arrays showed two emission bands: a strong green emission at around 500 nm and a weak ultraviolet emission at 380 nm. The strong green light emission was re...     

基于离子液体辅助下微波加热快速合成花状氧化锌纳米粒子

以二水合醋酸锌（Zn（AcO）2·2H2O）和氢氧化钠（NaOH）为原料,采用微波辅助加热,以离子液体作为微波吸附剂和表面活性剂,制备花状纳米氧化锌。用X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,荧光光谱仪（PL）对产物的晶相,微观形貌和发光特性进行表征。结果表明,产物是纤锌矿结构ZnO,呈花状,分散性好,光致发光光谱显示样品在421nm处显示出紫色发光峰,在542nm处显示出绿色发光峰。     

Cu掺杂量对ZnO∶Cu纳米粉体发光性能的影响

为了考察Cu掺杂量对产物发光性能的影响,本文在PVA溶液中制备出Cu掺杂ZnO纳米粉体的前驱体,经500℃煅烧3h获得ZnO∶Cu纳米粉体.利用XRD、TEM分析了产物的结构和形貌,并采用FS分析了Cu掺杂量对产物发光性能的影响.研究结果表明所制备的产物具有六角纤锌矿结构,Cu的掺杂量不高于3∶100（摩尔比）时不影响产物的晶体结构;制得的粉体呈球形,大小均匀,分散性好,平均粒径为20~25nm.在以325nm波长激发的室温PL光谱中可以观察到Cu掺杂显著地抑制了本征态ZnO粉体的带边发射,随着Cu的掺杂量的增加,在400~428nm范围内出现较弱的蓝紫光发射,发射峰出现红移,且发射强度下降;在458nm和486nm处出现较强的蓝光发射,其中458nm的蓝光发射尤为显著,发射强度随着Cu的掺杂量的增加而下降;由于Cu的掺杂也导致520nm处的绿光发射减弱.     

衬底温度对ZnO薄膜结构和光学特性的影响

采用射频磁控溅射的方法在不同温度下Si(111)衬底上制备出了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜,利用X射线衍射(XRD),原子力显微镜(AFM),光致发光(PL)谱等分析手段研究了衬底温度对ZnO薄膜微观结构及发光特性的影响.通过XRD和AFM分析发现随着衬底温度的升高,制备样品的X射线衍射半高宽(FWHM)减小,晶粒尺寸增大,在300 ℃时晶粒尺寸达到最大,但随温度的进一步升高(至400 ℃)晶粒尺寸减小,缺陷增多.薄膜样品PL谱均在520nm处出现绿光发射峰,本文认为这是由于氧空位(V_O)和氧替位(O_(Zn))共同作用的结果,绿光发射峰强度与其结晶质量密切相关,结晶质量越好,杂质和缺陷态就越少,发光峰越弱.