掺杂氧化锌一维纳米结构的研究进展

氧化锌（ZnO）纳米结构的形态是已知纳米结构中最为多样的多功能材料之一，由于一维ZnO纳米结构在电子与光电子装置中如表面声波、光子晶体、光发射二极管、光电探测器、紫外激光器、生物／化学传感器、场效应晶体管等诸多领域均展现出其独特的物理化学性能，已经引起人们的极大研究热情．而选择不同元素掺杂为调节其电、光和磁性质提供了一种有效方法，对实际应用至关重要，因此一维纳米结构的掺杂日益成为研究和应用的焦点。按照掺杂方法和掺杂元素的不同，对目前ZnO一维纳米结构的掺杂进展进行了回顾，提出了掺杂工艺中存在的问题，并对其发展趋势及前景进行了展望。     

一维ZnO纳米结构的场发射研究进展

一维纳米结构材料因其优异的电、光及场发射特性，在光电器件、场发射器件等方面具有重要的应用价值而备受关注。ZnO因具有优异的化学及热稳定性，并且其一维纳米结构具有极大的场增强因子，因而在场发射器件阴极中有良好的应用前景。首先简要介绍了ZnO的结构与性质，并重点介绍了ZnO一维纳米材料的常用制备技术及其在场发射领域的研究进展。     

准一维纳米结构ZnO的制备研究进展

准一维纳米结构ZnO因其优良的光电性质,在制作纳米电子器件和纳米光电子器件等许多领域表现出巨大的应用潜力.对准一维纳米结构ZnO在衬底上的制备生长方法、性质及衬底的影响作了简要的叙述.     

一维纳米结构的金属催化合成与生长机理

金属催化合成法是合成一维无机纳米材料最重要、最成功的方法。本文以生长机理（包括气-液-固、气-固-固、溶液-液-固、超临界流体-液-固、超临界流体-固一固、固-液-固和广义气-液-固等）为线索,系统阐述了金属催化法在一维无机纳米结构的制备和生长机理研究方面的最新进展。最后,我们指出了金属催化法在制备技术和生长机理研究方面存在的一些问题并提出了一些可能的解决途径。     

天线状ZnO纳米结构的光致发光特性及其生长机理

利用简单的碳热蒸发法在Si(100)衬底上成功制备了天线状的氧化锌纳米材料,并利用X光衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和光致发光谱对样品进行了结构表征和光致发光特性研究。实验结果表明:制备的单晶氧化锌材料具有纤锌矿结构,并且沿着[0001]方向择优生长;每个纳米结构有4个针足,每个针足的顶部直径约为5-50nm;室温光致发光谱中包含1个386nm附近的较强的近紫外发光峰和1个523nm附近的较弱的绿色发光峰,分别由自由激子复合和深能级发射引起。同时讨论了天线状的氧化锌纳米材料在高温低氧条件下的生长机理。     

溶液生长ZnO一维纳米阵列及其复合纳米结构的研究进展

对溶液生长ZnO一维纳米阵列的研究进展进行了评述,分析了晶种制备和溶液生长过程中各工艺因素对阵列微观形貌的影响,并介绍了在溶液中通过控制定点成核并利用有机基团调控ZnO晶体生长习性的合成路线用于构筑ZnO复合纳米结构的最新研究,指出了溶液生长ZnO一维纳米阵列和构筑复合结构中存在的问题及今后的研究方向.     

准一维ZnO纳米材料及器件的研究进展

准一维纳米ZnO因在微电子和光电子领域具有广阔前景而受到关注.综述了近年来准一维ZnO纳米材料的主流制备方法及其相关机理,介绍了一维纳米阵列的实现方案,总结了各类准一维ZnO纳米器件的研究进展,探讨了研究现状并展望了未来的研究方向.     

高频热等离子体气相合成一维纳米氧化锌研究

把锌粉原料加入到高频常压热等离子体弧中,使锌粉加热气化,然后与加入等离子体反应器中的氧气反应,合成出了直径为50nm、长度超过2靘的一维棒状纳米氧化锌.研究了氧分压和锌粉加料速度对合成产物形貌的影响,结果表明,通过控制这些参数,可以调控合成的氧化锌纳米棒长径比.采用XRD、SEM、TEM和HRTEM对产物的形貌和结构进行了表征,并衷征了合成的氧化锌纳米棒的光致发光性能.     

水热法制备一维纳米γ-AlOOH的形态结构

通过水热法制备了前驱体γ-AlOOH的一维纳米结构,考察了工艺参数对结构的影响. 研究结果表明,当AlCl₃溶液浓度小于0.2mol/L,反应溶液pH<7,反应温度控制在160～180℃时,可以得到γ-AlOOH纳米棒,而当pH>7时,样品呈片状;当AlCl3浓度大于0.2mol/L,pH控制在5～6,反应温度控制在200℃左右,并加入表面活性剂SDBS,可以制备大长径比γ-AlOOH纳米纤维.     

一维氧化锌纳米棒制备技术的最新研究进展

综述了一维氧化锌纳米棒制备技术的研究进展,着重介绍了氧化锌纳米棒的气相和液相合成方法.介绍了不同方法的反应特征、产物形貌及其性能,并对水热法、模板法、热分解前驱物法、离子液体分解法和化学气相沉积法的生长机理进行了描述,展望了一维氧化锌纳米棒的后续研究.     

The Interplay of Growth Mechanism and Properties of ZnO Nanostructures for Different Applications (Small 44/2023)

This review provides a background on the structure and properties of ZnO nanostructures. ZnO nanostructures are advantageous for many applications in sensing, photocatalysis, functional textiles, and cosmetic industries, which are described in this review. Previous work using UV Visible (UV–vis) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) for ZnO nanorod growth analysis in-solution and on a substrate for determination of optical properties and morphology is discussed, as well as their results in determining the kinetics and growth mechanisms. From this literature review, it is understood that the synthesis process greatly affects nanostructures and properties; and hence, their applications. In addition, in this review, the mechanism of ZnO nanostructure growth is unveiled, and it is shown that by having greater control over their morphology and size through such mechanistic understanding, the above-mentioned applications can be affected. The contradictions and gaps in knowledge are summarized in order to highlight the variations in results, followed by suggestions for how to answer these gaps and future outlooks for ZnO nanostructure research.     

表面活性剂对纳米氧化锌形貌和发光性能的影响

以二水合乙酸锌和氢氧化钠为原料,分别以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为结构导向剂,采用简单的水热法制备了不同形貌的纳米氧化锌。研究了两种表面活性剂对纳米氧化锌形貌和光致发光性能的影响,并探讨了表面活性剂的作用机理。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和室温光致发光光谱(PL)等测试方法对样品的结构、形貌和发光性能进行了表征。结果表明:添加了表面活性剂后,样品形貌和尺寸都更加均匀,紫外发射峰强度相对增加。     

一维纳米结构ZnO掺杂的研究进展

ZnO是目前已知纳米结构中形态最为多样的多功能材料之一,其一维纳米结构的掺杂改性日益成为研究和应用的热点.本文按照杂质原子引入一维纳米结构ZnO晶格的先后,将ZnO的掺杂分为原位掺杂和后期掺杂两类,对当前一维纳米结构ZnO的掺杂进展进行了回顾,提出掺杂工艺中尚待解决的问题,并对其发展趋势及前景进行了展望.     

ZnO纳米结构的CVD制备工艺及其应用

纳米结构的ZnO由于具有优异的光、电、磁、声等性能,已经成为光电、化学、催化、压电等领域中聚焦的研究热点之一.不同纳米结构的ZnO其制备方法不同,着重概述了采用化学气相沉积(CVD)工艺制备ZnO纳米材料,包括直接热分解、高温加热锌粉、碳热还原法以及金属有机气相沉积(MOCVD)4种方法,重点讨论了不同锌源和氧源对ZnO纳米结构的影响规律,并初步探讨了ZnO的VLS与VS生长机理,同时展望了ZnO在各领域中的最新应用.     

钉状ZnO的制备及其光致发光性能的研究

化学气相沉积制备纳/微ZnO的过程中,当采用纯锌粉为锌源时,锌源易凝结成块.为了实现均匀的锌蒸汽蒸发速率,以混合SiO2的Zn粉为锌源,研究了纳/微ZnO产物的形貌和光致发光性的变化规律.采用SEM、XRD和PL光谱对产物进行了表征.SEM结果表明上游产物的形貌变化较为显著,下游产物形貌变化较小.XRD结果说明所有产物沿c轴择优生长.PL表明下游产物绿光发射峰相对强度降低,紫外发射峰强度相对增强.     

水热法制备氧化锌阵列及其形貌控制

低温条件下, 采用水热法, 通过控制前驱溶液的pH值, 在预先镀有ZnO纳米膜的导电玻璃衬底上制备了形貌各异的ZnO阵列, 用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外-可见分光光度计等分析手段对ZnO纳米棒的结构和形貌进行了表征. 同时还对不同形貌阵列的形成机理进行探讨. 结果表明, 所制ZnO纳米棒为单晶, 沿c轴择优生长. 在pH值为10.5左右时, 能得到取向性好、直径均匀(d~nm)的ZnO纳米棒阵列. 光学测试表明, 在可见光区透光度超过80%, 禁带宽度约为3.25eV.     

梳状氧化锌纳米材料的制备及结构、性能的表征

通过纯锌粉蒸发，在600-650℃无催化条件下成功制备了高质量的梳状ZnO纳米结构。通过扫描电镜（SEM）及高分辨透射电镜（HRTEM）观察，所制备的梳状ZnO纳米结构具有两种典型形貌，且皆为单晶结构，分析表明其生长由气-固生长机理控制。室温光致发光谱显示，梳状ZnO纳米结构在385nm附近形成紫外发射峰；在以495nm为中心的范围内，形成较宽的绿光发射峰。     

花状纳米Zno的低温水浴制备及生长机理

以氯化锌和氢氧化钠为反应原料,利用水浴恒温加热,在溶液中直接制备出呈花状形貌的纳米ZnO;采用扫描电镜、X射线衍射、透射电子显微镜等分析方法对所得产物的形貌和结构进行了表征,结果表明,在低温(45℃)时可制备出大量呈花状形貌的纳米ZnO.     

Photoluminescence properties of single crystalline ZnO/CdS core/shell one-dimensional nanostructures

ZnO/CdS core/shell one-dimensional nanostructures were synthesized using ZnO nanorod arrays as templates, which were fabricated by a vapor transport process. CdS shells with various thicknesses were epitaxially grown on the ZnO nanorod arrays by metal organic chemical vapor deposition. Selected area electron diffraction measurement revealed that both ZnO cores and CdS shells were single crystalline growing along the c-axis. The photoluminescence properties of the ZnO/CdS core/shell nanostructures were also varied with different CdS shell thicknesses. A carrier transition process from ZnO to CdS was assumed to induce the enhancement of CdS photoluminescence.