本文選題：ZnO納米結(jié)構(gòu) + NH4CL刻蝕��； 參考：《遼寧師范大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：ZnO是新一代直接寬帶隙半導(dǎo)體材料,擁有六方纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu),其室溫下的禁帶寬度是3.37eV,激子束縛能高達(dá)60meV。近年來,大量的研究工作集中于ZnO納米器件方面,比如ZnO納米發(fā)電機(jī)、納米場效應(yīng)管和納米發(fā)光二極管等器件的研究。ZnO納米材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對ZnO納米器件起到?jīng)Q定性作用,因此ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備和性能研究對ZnO材料在納米器件中的應(yīng)用有著重要意義。本文利用水熱法制備了多種ZnO納米結(jié)構(gòu),研究了溶液濃度和襯底類型對ZnO納米結(jié)構(gòu)的影響;研究了ZnO濕法刻蝕技術(shù)及其對ZnO納米材料光學(xué)性能的影響。具體研究內(nèi)容如下:一、在纖維素膜、石墨烯、樹葉、塑料板及Si襯底上制備了ZnO納米結(jié)構(gòu)。通過控制反應(yīng)溶液的濃度,制備出具有不同形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu),利用掃描電子顯微鏡對制備的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行形貌分析。結(jié)果表明,纖維素膜上沒有制備出ZnO納米結(jié)構(gòu);石墨烯襯底上制備出了具有六角形狀的納米結(jié)構(gòu)和片狀納米結(jié)構(gòu);樹葉襯底上制備出了片狀ZnO納米結(jié)構(gòu);塑料板襯底上制備出大尺寸六角螺帽狀的ZnO納米結(jié)構(gòu)和小尺寸的ZnO納米晶粒;Si襯底上制備出了由六角狀ZnO納米棒構(gòu)成的規(guī)則排布的納米陣列結(jié)構(gòu)。二、利用NH4CL水溶液對ZnO納米陣列進(jìn)行可控濕法刻蝕。利用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射技術(shù)和光致發(fā)光測試等技術(shù)研究了刻蝕時間對一維ZnO納米棒形狀和光學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明,隨著刻蝕時間增加,ZnO納米棒直徑減小,納米陣列密度逐漸變小。光致發(fā)光測試結(jié)果表明,隨著刻蝕時間變化,ZnO納米陣列光譜中紫外峰位、紫外可見發(fā)光積分強(qiáng)度比值無明顯變化。隨著刻蝕時間的增加,ZnO納米陣列的紫外發(fā)光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。這是由于隨著刻蝕時間的增加,ZnO納米陣列的末端形狀由棱臺狀變?yōu)槔忮F狀,以及相鄰納米棒間距逐漸變大,使ZnO納米結(jié)構(gòu)的受光面積增大,從而導(dǎo)致紫外發(fā)光峰強(qiáng)增強(qiáng)。我們對刻蝕前后ZnO納米結(jié)構(gòu)的光輸出效果采用幾何方法進(jìn)行了模擬分析,結(jié)果表明刻蝕后的ZnO納米結(jié)構(gòu)有利于提高出光率。
[Abstract]:ZnO is a new generation of direct wide band gap semiconductor material with hexagonal wurtzite crystal structure. The band gap at room temperature is 3.37 EV and the exciton binding energy is up to 60 MEV.In recent years, a lot of research work has focused on ZnO nanodevices, such as ZnO nanometer-generator, nanofilm effect tubes and nano-LEDs. The structure and properties of ZnO nanomaterials play a decisive role in ZnO nanodevices.Therefore, the preparation and properties of ZnO nanostructures are of great significance to the application of ZnO materials in nanodevices.In this paper, a variety of ZnO nanostructures were prepared by hydrothermal method. The effects of solution concentration and substrate type on ZnO nanostructures, ZnO wet etching techniques and their effects on the optical properties of ZnO nanomaterials were studied.The main contents are as follows: 1. ZnO nanostructures were prepared on cellulose membranes, graphene, leaves, plastic sheets and Si substrates.The ZnO nanostructures with different morphologies were prepared by controlling the concentration of the reaction solution. The morphology of the prepared nanostructures was analyzed by scanning electron microscope (SEM).The results showed that ZnO nanostructures were not prepared on cellulose films, hexagonal nanostructures and flake nanostructures were prepared on graphene substrates, and flake ZnO nanostructures were prepared on leaf substrates.Large size hexagonal nut shaped ZnO nanostructures and small size ZnO nanocrystalline Si substrates were fabricated on plastic substrates, and a regular array of hexagonal ZnO nanorods was prepared on small size ZnO nanocrystalline Si substrates.Secondly, NH4CL aqueous solution was used to fabricate ZnO nanoarrays by controlled wet etching.The effects of etching time on the shape and optical properties of one-dimensional ZnO nanorods were investigated by means of scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence (PL) measurements.The results show that the density of ZnO nanorods decreases with the increase of etching time.The photoluminescence results show that there is no obvious change in the ratio of UV luminescence integral intensity with the change of etching time in the UV peak position of ZnO nanoarrays.With the increase of etching time, the UV luminescence intensity of ZnO nanoarrays increases gradually.This is because with the increase of etching time, the terminal shape of ZnO nanorods changes from prismatic to pyramidal, and the distance between adjacent nanorods becomes larger, which increases the light receiving area of ZnO nanostructures, which leads to the enhancement of UV luminescence peak strength.The light output effect of ZnO nanostructures before and after etching is simulated by geometric method. The results show that the ZnO nanostructures after etching can improve the light output rate.
【學(xué)位授予單位】：遼寧師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

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本文編號：1770257