發(fā)布時(shí)間：2017-03-20 07:02

  本文關(guān)鍵詞：Co摻雜ZnO納米線的制備及其磁性和光學(xué)性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氧化鋅(zinc oxide)材料作為一種重要的直接寬帶隙半導(dǎo)體,它具有較寬的禁帶寬度以及較高的激子束縛能,分別為3.37 e V、60 me V。氧化鋅除了具有這兩種特性外,還包括良好的壓電性質(zhì)、大的比表面積等其他半導(dǎo)體所具有的特性,這些特性使其在光電子器件、自旋存儲(chǔ)器件等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。氧化鋅材料本身具有良好的本征特性,將其他離子摻入其中后使其具有的本征光學(xué)性能和磁學(xué)性能得到優(yōu)化,這種優(yōu)化使氧化鋅材料的發(fā)展更為迅速,距離其實(shí)際應(yīng)用更近一步。本論文采用兩種實(shí)驗(yàn)方法,分別是化學(xué)氣相沉積法和簡(jiǎn)單可控的溶液法,制備出純度較高長(zhǎng)徑比較大的Zn O納米線和垂直于襯底生長(zhǎng)的Zn O納米線陣列,并在此基礎(chǔ)上利用鈷元素?fù)诫sZn O納米線。利用X射線衍射儀、透射電鏡、掃描電鏡、超導(dǎo)量子干涉儀、熒光光譜儀等測(cè)試儀器分析樣品的結(jié)構(gòu)和性能(光學(xué)和磁學(xué)性能)。我們對(duì)純Zn O納米線進(jìn)行如下研究:1、采用傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單有效的溶液法,分別在有無種子層基片的情況下進(jìn)行Zn O納米線的制備,發(fā)現(xiàn)Zn O納米顆粒膜作為種子層對(duì)后期在基片上生長(zhǎng)出垂直的Zn O線陣列起到關(guān)鍵性的作用;而在無種子層的基礎(chǔ)上的Zn O納米線的形貌差別很大。說明種子層的存在是納米線直立生長(zhǎng)的主要原因,而且種子顆粒大小決定了納米線的直徑大小,溶液法得到的納米線直徑范圍為150-250 nm。2、本論文在制備純Zn O納米線的時(shí)候側(cè)重條件的調(diào)控,研究Ar,O2流量和管內(nèi)壓強(qiáng)對(duì)納米線生長(zhǎng)的影響趨勢(shì),研究發(fā)現(xiàn)隨著Ar流量的增大,納米線的長(zhǎng)度增大,但是過大的流量會(huì)產(chǎn)生反作用,阻礙納米線的生長(zhǎng);隨著O2流量的升高,納米線的長(zhǎng)度一直在增大,但是納米線也在變得更粗;壓強(qiáng)增加時(shí)(37.5 torr升高至75 torr),納米線的長(zhǎng)度達(dá)到70μm,長(zhǎng)徑比達(dá)600。在純Zn O的基礎(chǔ)上制備出鈷摻雜的Zn O納米線的研究如下:1、我們按照Zn與Co的比例為100:1,10:1,5:1和1:1進(jìn)行溶液法摻雜并且測(cè)試了其磁性和發(fā)光性能,發(fā)現(xiàn)按100:1的比例摻雜的矯頑力能夠達(dá)到242.7 Oe,表現(xiàn)出明顯的鐵磁性特征。隨著摻雜濃度的加大,生成了其他相使磁性減弱,摻雜濃度過大將會(huì)導(dǎo)致Zn O納米線陣列的形貌發(fā)生變化。光學(xué)性能上,其主要的發(fā)射峰的峰位置在466 nm,527 nm,621 nm左右,分別發(fā)射綠光和紅光。并且比例為100:1的樣品的結(jié)晶質(zhì)量最好。2、化學(xué)氣相沉積法制備了鈷摻雜的Zn O納米線,實(shí)驗(yàn)條件的調(diào)節(jié)使納米線的長(zhǎng)度達(dá)200μm,之后對(duì)其磁性和光學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。發(fā)現(xiàn)矯頑力較大的(450 Oe)Zn O納米錐磁性較好,但是結(jié)晶質(zhì)量較差,并且納米線形狀達(dá)不到器件的制備要求。調(diào)節(jié)條件得到了矯頑力在361 Oe的長(zhǎng)度較大的樣品,其發(fā)射峰的峰位在385 nm和467 nm左右,可見光發(fā)射峰的峰寬非常大。
【關(guān)鍵詞】：ZnO 溶液法 氣相沉積法 光學(xué)性能 磁學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN304.21;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-31
• 1.1 前言11
• 1.2 ZnO納米材料的結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)11-18
• 1.2.1 ZnO納米材料的結(jié)構(gòu)11-13
• 1.2.2 ZnO納米材料的基本性質(zhì)13-18
• 1.3 ZnO納米線的應(yīng)用18-22
• 1.3.1 電子器件18-20
• 1.3.2 光催化20-21
• 1.3.3 納米發(fā)電機(jī)21-22
• 1.4 ZnO納米材料的制備方法22-29
• 1.4.1 溶膠凝膠法22
• 1.4.2 溶液法22-24
• 1.4.3 磁控濺射法24
• 1.4.4 模板法24-25
• 1.4.5 氣相沉積法25-29
• 1.5 摻雜對(duì)ZnO性質(zhì)的影響29
• 1.6 本課題研究的內(nèi)容及意義29-31
• 第二章 樣品的檢測(cè)和原理31-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置31-32
• 2.2 檢測(cè)儀器和原理32-38
• 2.2.1 X射線衍射33
• 2.2.2 場(chǎng)發(fā)射掃面電鏡（FESEM）33-34
• 2.2.3 能量色散譜（EDS）34-35
• 2.2.4 透射電子顯微鏡（TEM）35
• 2.2.5 洛倫茲透射電子顯微鏡（LTEM）35-36
• 2.2.6 超導(dǎo)量子干涉儀（SQUID）36-37
• 2.2.7 熒光光譜（SF）37-38
• 第三章 ZnO納米線的制備及表征38-48
• 3.1 溶液法制備ZnO納米線及結(jié)構(gòu)表征38-40
• 3.1.1 有/無種子層時(shí)ZnO納米線的制備法38-39
• 3.1.2 樣品的相組成與結(jié)構(gòu)表征39-40
• 3.2 CVD法制備ZnO納米線及結(jié)構(gòu)表征40-47
• 3.2.1 ZnO納米線的制備40-41
• 3.2.2 Ar流量變化對(duì)ZnO形貌的影響41-42
• 3.2.3 O_2流量變化對(duì)ZnO形貌的影響42-43
• 3.2.4 管內(nèi)壓強(qiáng)變化對(duì)ZnO形貌的影響43-44
• 3.2.5 不同形貌ZnO納米線的基本表征及光學(xué)性能44-47
• 3.3 本章小結(jié)47-48
• 第四章 Co摻雜ZnO納米線的制備及表征48-65
• 4.1 引言48
• 4.2 溶液法制備Co摻雜ZnO納米線陣列48-55
• 4.2.1 Co摻雜ZnO納米線陣列的制備48-49
• 4.2.2 Co摻雜ZnO納米線陣列的表征49-52
• 4.2.3 Co摻雜ZnO納米線陣列的磁性能52-54
• 4.2.4 Co摻雜ZnO納米陣列的光學(xué)性能54-55
• 4.3 CVD法制備Co摻雜ZnO納米線及其表征55-64
• 4.3.1 Co摻雜ZnO的實(shí)驗(yàn)流程55-56
• 4.3.2 Co摻雜ZnO納米線的基本結(jié)構(gòu)表征56-61
• 4.3.3 Co摻雜ZnO納米線的磁性能61-62
• 4.3.4 Co摻雜ZnO納米線的光學(xué)性能62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 實(shí)驗(yàn)過程各種ZnO納米形貌65-71
• 5.1 硅基片的影響65-67
• 5.2 低溫下反應(yīng)釜的影響67-68
• 5.3 氣氛與溫度的影響68-69
• 5.4 Zn源變化的影響-Zn箔69-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 本文的主要結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 在學(xué)研究成果77-78
• 致謝78

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4 徐春祥;陳麗媛;朱光平;劉松琴;谷保祥;;基于ZnO納米線的酪胺酸霉生物傳感器研究[J];功能材料信息;2007年05期

5 常鵬;劉肅;陳溶波;唐瑩;韓根亮;;ZnO納米線的低溫生長(zhǎng)及其發(fā)光特性(英文)[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2007年10期

6 賀英,王均安,桑文斌,吳若峰,顏莉莉,方云英;采用高分子自組裝ZnO納米線及其形成機(jī)理[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2005年12期

7 黃新民;任鑫;朱泓;;ZnO納米線形態(tài)對(duì)其光致發(fā)光性能的影響[J];應(yīng)用化學(xué);2007年03期

8 高利聰;賀英;周利寅;;聚合物基ZnO納米線的制備和生長(zhǎng)機(jī)理研究[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2008年14期

9 申彩霞;李梅;劉偉;;強(qiáng)磁場(chǎng)條件制備ZnO納米線研究[J];稀有金屬材料與工程;2011年S1期

10 張忠模;;美開發(fā)出振動(dòng)即可發(fā)交流量電的ZnO納米線[J];功能材料信息;2008年Z1期

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1 王立晟;章曉中;;PVD法在ZnO(001)薄膜上制備ZnO納米線陣列[A];2005年全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2005年

2 王立晟;章曉中;周岳亮;齊俊杰;周國(guó)元;;采用PVD方法(無催化劑)在ZnO(001)薄膜上制備整齊排列的ZnO納米線[A];2004年中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

3 孫明華;張琦鋒;孫暉;張文靜;沈昕;張俊艷;鄧天松;王全;吳錦雷;;ZnO納米線異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建[A];中國(guó)真空學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2006年

4 程和;李燕;鄧宏;王錦春;;ZnO納米線紫外敏感特性[A];四川省電子學(xué)會(huì)傳感技術(shù)第九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

5 王秀華;常鵬;陳溶波;尹小麗;劉肅;;硫摻雜ZnO納米線的電化學(xué)制備及發(fā)光特性[A];第十六屆全國(guó)半導(dǎo)體物理學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

6 張立;;短波長(zhǎng)纖鋅礦ZnO納米線中激子基態(tài)與低激發(fā)態(tài)及其光學(xué)非線性[A];“廣東省光學(xué)學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)交流大會(huì)”暨“粵港臺(tái)光學(xué)界產(chǎn)學(xué)研合作交流大會(huì)”會(huì)議手冊(cè)論文集[C];2013年

7 高戰(zhàn)軍;顧有松;張躍;;高壓下ZnO納米線的結(jié)構(gòu)相變和能帶的尺寸效應(yīng)[A];第七屆全國(guó)材料科學(xué)與圖像科技學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

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10 朱德峰;賀慶國(guó);付艷艷;華康毅;曹慧敏;程建功;;ZnO納米線陣列波導(dǎo)對(duì)表層聚合物熒光增強(qiáng)的影響[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

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1 趙昊;ZnO納米線操控的關(guān)鍵工藝及其傳感應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2015年

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1 劉輝強(qiáng);ZnO、InN納米材料的制備及單根ZnO納米線太赫茲探測(cè)器的研究[D];西南科技大學(xué);2015年

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4 于曉霞;空位和摻雜對(duì)ZnO納米線電子結(jié)構(gòu)影響的理論研究[D];燕山大學(xué);2016年

5 黃瀛;ZnO納米線的制備及在敏化太陽能電池中的應(yīng)用[D];廣西大學(xué);2016年

6 畢楠楠;Co摻雜ZnO納米線的制備及其磁性和光學(xué)性能的研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2016年

7 丁圣;取向ZnO納米線陣列的制備及特性研究[D];遼寧師范大學(xué);2007年

8 稅婧儀;ZnO納米線的摻雜與表征[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

9 蔡寧寧;ZnO納米線的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控及磁性[D];北京郵電大學(xué);2015年

10 宋志明;ZnO納米線紫外探測(cè)器的制作及其性能的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2011年

  本文關(guān)鍵詞：Co摻雜ZnO納米線的制備及其磁性和光學(xué)性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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