作為第三代半導(dǎo)體材料,ZnO是一種直接寬帶隙半導(dǎo)體,室溫禁帶寬度為3.37 eV,激子束縛能高達(dá)60 meV,因此在半導(dǎo)體光電器件中具有巨大的應(yīng)用潛力。相比于單晶或薄膜材料,一維ZnO納米棒由于其特殊的幾何尺寸,具有許多低維材料的獨(dú)特性能。目前,對于一維ZnO納米棒陣列的研究相對豐富,但陣列整體的測量往往掩蓋了單根納米棒獨(dú)特的光電性質(zhì)。利用光刻或電子束曝光技術(shù),單根ZnO納米棒可以構(gòu)筑成效應(yīng)晶體管,可以較為方便地研究單根Zn O納米棒的電學(xué)性能。另一方面,由于單根ZnO納米棒定位難、橫截面積小等原因,對單根Zn O納米棒的光學(xué)性能的表征比電學(xué)性能更具有挑戰(zhàn)性。因此,本文利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備Zn O納米棒陣列,在溶液中分散得到單根Zn O納米棒,利用光刻技術(shù)制備了帶有圖形化坐標(biāo)的襯底,對單根ZnO納米棒進(jìn)行準(zhǔn)確定位,并以此為基礎(chǔ)深入研究了單根ZnO納米棒的光學(xué)性質(zhì)。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.通過CVD法制備了ZnO納米棒陣列,ZnO納米棒的平均長度約為25μm,直徑約為250 nm,并研究了在不同體積的乙醇溶液中,單根ZnO納米棒的分散程度,發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙醇溶液的體積為2 mL時,ZnO納米棒的分散程度較好,適合實驗對象的選擇與測量。2.為了能準(zhǔn)確定位單根ZnO納米棒,我們利用光刻技術(shù),通過旋涂、曝光、顯影等操作,在Si/SiO_2襯底上制作了帶有圖形化的坐標(biāo)。3.通過光化學(xué)沉積的方法,我們在單根ZnO納米棒上沉積了Ag納米顆粒,并通過改變硝酸銀的濃度,實現(xiàn)Ag納米顆粒的數(shù)量和尺寸的調(diào)控。由于Ag與ZnO之間的電荷轉(zhuǎn)移,ZnO/Ag復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的帶邊發(fā)光減弱,缺陷發(fā)光得到了增強(qiáng)。我們在ZnO/Ag復(fù)合納米結(jié)構(gòu)中觀察到由于化學(xué)增強(qiáng)機(jī)制而產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)效應(yīng),利用該效應(yīng),我們可以研究單根ZnO納米棒的Raman散射機(jī)制。4.同樣利用CVD法,我們制備了單根ZnO:Ga納米棒,并對其樣貌、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。研究表明,單根ZnO:Ga納米棒可以作為非貴金屬SERS襯底,增強(qiáng)有機(jī)分子R6G的拉曼信號。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【部分圖文】：

圖 1.1 ZnO 的三種晶體結(jié)構(gòu)：(a) 巖鹽礦結(jié)構(gòu) (b) 閃鋅礦結(jié)構(gòu) (c) 纖鋅礦結(jié)構(gòu)[17]常溫常壓條件下，以六方纖鋅礦為結(jié)構(gòu)的 ZnO 的空間群是 6 4或 P63mc，常數(shù)為 a=0.3249，c=0.5206，c/a=1.602，這與理想的六方結(jié)構(gòu)（c/a=1.633

不同結(jié)構(gòu)下的ZnO的PL圖譜：(1)四腳結(jié)構(gòu)(2)針狀結(jié)構(gòu)(3)納米棒(4)貝殼狀結(jié)構(gòu)(5)高反光棒狀結(jié)構(gòu)(6)帶狀結(jié)構(gòu)

室溫下，ZnO納米棒的Raman圖譜

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2817409