【摘要】：ZnO是一種Ⅱ-Ⅵ族化合物寬禁帶半導(dǎo)體。由于其具有豐富的形貌和優(yōu)良的光電磁等性能,已成為了最具潛在應(yīng)用價值的半導(dǎo)體材料。適當?shù)拇艌稣T導(dǎo)可以改善晶體的生長過程,縮減結(jié)晶的時間,從而提高產(chǎn)物的質(zhì)量和制備效率。本論文正是在這樣的背景下,利用磁場誘導(dǎo)水浴法制備出了形貌規(guī)整的ZnO納米線陣列并對其光學(xué)性能進行了研究。首先,設(shè)計單因素實驗,研究了磁場誘導(dǎo)對ZnO納米線陣列生長的影響。實驗結(jié)果表明,磁場基本不影響ZnO納米線陣列的晶體結(jié)構(gòu),但會對其直徑、均勻性、鋅氧原子比以及發(fā)光性能產(chǎn)生較為明顯的影響。結(jié)合實驗結(jié)果和相關(guān)資料,初步分析了磁場的影響機理。然后,設(shè)計正交實驗,對制備工藝進行了優(yōu)化。實驗結(jié)果表明,磁場對ZnO納米線陣列的取向性影響較大；溶液濃度會對ZnO納米線陣列的直徑產(chǎn)生較大影響；反應(yīng)溫度則會顯著影響ZnO納米線陣列的長度和長徑比。結(jié)合實驗結(jié)果,分析并解釋了ZnO納米線陣列的生長機理。測試樣品的光致發(fā)光特性,討論并分析了其發(fā)光機理。最后,對ZnO納米線陣列進行了Nd摻雜,研究了摻雜對其形貌和發(fā)光性能的影響。Nd元素的摻入沒有改變ZnO納米線陣列的結(jié)構(gòu)和形貌,也沒有改變其擇優(yōu)生長的特性。但在很大程度上改善了ZnO納米線陣列的紫外發(fā)光性能。
【圖文】：

２．１．３實驗的基本工藝流程逡逑本文采用磁場誘導(dǎo)水浴法制備ＺｎＯ納米線陣列，主要分兩部分：第一部分為晶種逡逑層的形成，，第二部分為ＺｎＯ納米線陣列的生長，整個過程如圖２－１所示。逡逑溶膠邐納米顆粒邐納米陣列邋■■■■■■煖逡逑■■■■■ＩＦ逡逑圖２－１邋ＺｎＯ納米線陣列的生長過程逡逑１２逡逑

邐８０逡逑２Ｔｈｅｔａ（ｄｅｇｒｅｅ）逡逑圖３－１晶種層的ＸＲＤ圖譜逡逑ｆ、邐？邐’邐－邋Ｓ邋＊邋Ｊ邋■邋－邋ｆ逡逑圖３－２晶種層的ＳＥＭ照片逡逑３．１．２邋ＺｎＯ納米線陣列的生長逡逑制備出晶種層后就可以水浴生長ＺｎＯ納米線陣列了。首先，配制摩爾比為１：１的六逡逑次甲基四胺與硝酸鋅的混合水溶液。然后，將渡有ＺｎＯ晶種層的娃片正面朝上浸入溶逡逑液中，在恒溫下進行水浴反應(yīng)。這里將實驗參數(shù)設(shè)置為：鋅離子濃度０．０４５ｍｏｌ／Ｌ，水浴逡逑反應(yīng)四小時，溫度為８（ｒｃ。觀察反應(yīng)過程，發(fā)現(xiàn)當反應(yīng)溫度升至５（ｒｃ左右時，溶液中逡逑開始析出白色晶體。水浴反應(yīng)完成后，用去離子水洗凈娃片表面附著的白色粉末。觀察逡逑洗凈后樣品，若樣品表面晶種層的光澤消失了，則說明經(jīng)過水浴生長，晶種層上已經(jīng)生逡逑長出了邋ＺｎＯ納米線陣列，并且生長比較充分。反之，若樣品表面還能觀察到彩色光澤，逡逑則說明生長不太充分。逡逑圖３－３所示的是２＃樣品的ＸＲＤ測試結(jié)果
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O614.241

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本文編號：2578006