不同ZnSe結構形態(tài)的制備和表征
發(fā)布時間：2021-06-05 22:28
硒化鋅（ZnSe）材料是一種重要的半導體材料,由于禁帶結構以及禁帶寬度的特性,因此具有高光透過率、光吸收系數小的特點。在光學器件與電學器件中有重要的應用,通常用作太陽能電池的窗口層材料、光學探測器、藍光光學器件材料、紅外光學器件以及生物醫(yī)學的熒光標記材料等。硒化鋅的制備方法有很多種,主要有水熱法、化學氣相沉積法、分子束外延法以及電化學沉積法等,近年來,硒化鋅材料已成為一種熱門的研究材料,許多研究人員致力于制備方法的改善以及硒化鋅在各種器件中的應用。材料表征是對材料形貌結構和形態(tài)進行分析的重要方法,在本論文中主要采用了透射電子顯微鏡分析、掃描電子顯微鏡分析、X射線衍射分析、能譜分析以及紅外光譜分析等。一系列的表征方法使得對材料的分析更為詳細與準確,并且為制備更完善的材料提供了依據。本論文主要是通過不同制備方法制備ZnSe,并且對ZnSe的不同形態(tài)結構進行表征與分析。主要內容如下:（1）采用水熱法制備了ZnSe材料。通過Na2SeO3溶液提供硒源,制備出NaHSe,并且與用N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）與醋酸鋅生成的Zn的前驅物反應得到ZnSe...
【文章來源】：山東師范大學山東省
【文章頁數】：77 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
ZnSe晶體結構圖
山東師范大學碩士學位論文2需要參與的，所以躍遷的概率也上升了。而光吸收系數小于0.005，透光范圍[6]一般在0.5μm-22μm，則表示ZnSe材料具有光吸收系數小，光透過率也很高的特點，由這些條件決定了ZnSe材料在光學器件中有很優(yōu)秀的性能。ZnSe的折射率較高，一般在2.4左右。圖1-2ZnSe晶體能帶結構圖通常來說，硒化鋅粉末一般呈亮黃色粉末，是黃色透明多晶材料[7]，密度為5.26g/cm3，電阻大于1010Ω。常溫常壓下不溶于水，也不溶于有機溶劑，但是溶于酸。泊松系數為0.28，在273K溫度下的熱膨脹系數為7.1*10-6/℃，在298K溫度下的熱導率為18W/(m·K)。ZnSe材料的楊氏彈性模量為67.2GPa，體積模量為40GPa。一般在常壓下熔點為1530℃左右，在1000℃時固體升華，在25℃-300℃導熱率為16.9w/m·℃。ZnSe化學性質[8]較為穩(wěn)定，也不易潮解。但是ZnSe材料硬度較低（努氏硬度約為140），材質較軟，所以容易產生劃痕。針對硬度較低，折射率較大的問題，一般需要在其器件表面上鍍一層硬度高，減少反射率的膜來保護器件以及增強其光透率。1.1.3ZnSe的應用由ZnSe的性質可知，ZnSe的本征發(fā)射區(qū)是在藍光或者藍綠光區(qū)。ZnSe材料[9]在非線性光學器件、發(fā)光二極管、光探測器件、藍光半導體激光器、光探測器件、激光窗口、波導調制器等器件中有不錯的表現，這些器件可以用于水下通訊、探測等，也可以用于信息
山東師范大學碩士學位論文5化學氣相沉積的反應方式主要有熱分解反應、化學輸送反應、氧化反應、金屬還原反應、等離子激發(fā)反應等。最常見的有化學氣相沉積有氧化還原反應、歧化反應、合成或置換反應、金屬有機化合物反應。一般來說，化學氣相沉積也需要一定條件才能反應，一是要達到足夠的沉積溫度；二是參加反應的各種物質必須具有足夠的蒸氣壓；三是參加反應的源物質是氣態(tài)�；瘜W氣相沉積的示意圖如圖1-3。具體的流程主要是：1)反應氣體向襯底或基片擴散。2)反應氣體在襯底或基片表面附近被吸附。3)反應氣體在襯底或基片表面發(fā)生反應。4)反應生成的固體物質在襯底或者基片表面解吸和擴散，氣態(tài)的生成物被排出。5)襯底或基片上的物質不斷生長，直至完成反應。圖1-3化學氣相沉積示意圖化學氣相沉積中最重要的是反應器，根據反應器結構的不同我們可以把化學氣相沉積分成兩大類：封管法和開管法。封管法顧名思義可以知道反應過程中反應器是密封的，先將反應器抽成真空，然后再將反應物質由反應器兩邊注入反應器中，隨后再次密封，再控制溫度使反應器兩邊溫度不等。這種方法可以不用在反應中持續(xù)抽氣保持真空也防止了外部環(huán)境的污染。但是缺點也是顯而易見的，反應中很難掌握壓力，反應過程也變得緩慢。開管法則是不密封反應器，反應氣體可以隨時補充，而產生的廢氣也可以隨時排出。一般開管法有兩種類型：冷壁和熱壁。冷壁是指不加熱室壁，只有機體自身被加熱，這樣避免了室壁也會有沉積物質。而熱壁則是室壁也被加熱。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]溶膠-凝膠法合成納米材料研究進展[J]. 李麗華,王鵬,張金生,吳限,馬誠. 化工新型材料. 2019(01)
[2]金黃色葡萄球菌活細胞合成ZnSe量子點[J]. 張亞楠,楊玲玲,涂家薇,崔然,龐代文. 高等學�；瘜W學報. 2018(06)
[3]ZnSe晶體生長技術的發(fā)展現狀[J]. 武夢鴿,袁昕,汪洋,崔亮,賀世杰. 山東工業(yè)技術. 2015(24)
[4]Mn2+摻雜ZnSe量子點的制備及表征[J]. 宋連香,劉建剛,胡育. 化學研究與應用. 2013(05)
[5]紫外可見分光光度計及其應用[J]. 吳文銘. 生命科學儀器. 2009(04)
[6]巰基乙酸修飾ZnS納米顆粒的水相合成及表征[J]. 孫偉,鐘江華,張燦英,江宏,焦奎. 過程工程學報. 2007(05)
[7]單源真空蒸發(fā)法制備ZnSe薄膜的實驗研究[J]. 余曉艷,馬鴻文. 人工晶體學報. 2007(04)
[8]ZnSe納米帶前驅物的化學合成和性質[J]. 孫炳華,羅向東,戴兵. 南通大學學報(自然科學版). 2007(02)
[9]YAG:Ce黃色熒光粉高溫固相合成與表征[J]. 黎學明,何南玲,陶傳義. 重慶大學學報(自然科學版). 2007(02)
[10]摻雜在SiO2中的ZnSe納米晶的結構、尺寸及穩(wěn)定性[J]. 孔凡滔,汪敏強,姚熹,王云鵬,姜海青. 壓電與聲光. 2005(05)
博士論文
[1]ZnSe納米材料的制備及光學、光催化性能研究[D]. 馮博.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2013
本文編號：3213037
【文章來源】：山東師范大學山東省
【文章頁數】：77 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
ZnSe晶體結構圖
山東師范大學碩士學位論文2需要參與的，所以躍遷的概率也上升了。而光吸收系數小于0.005，透光范圍[6]一般在0.5μm-22μm，則表示ZnSe材料具有光吸收系數小，光透過率也很高的特點，由這些條件決定了ZnSe材料在光學器件中有很優(yōu)秀的性能。ZnSe的折射率較高，一般在2.4左右。圖1-2ZnSe晶體能帶結構圖通常來說，硒化鋅粉末一般呈亮黃色粉末，是黃色透明多晶材料[7]，密度為5.26g/cm3，電阻大于1010Ω。常溫常壓下不溶于水，也不溶于有機溶劑，但是溶于酸。泊松系數為0.28，在273K溫度下的熱膨脹系數為7.1*10-6/℃，在298K溫度下的熱導率為18W/(m·K)。ZnSe材料的楊氏彈性模量為67.2GPa，體積模量為40GPa。一般在常壓下熔點為1530℃左右，在1000℃時固體升華，在25℃-300℃導熱率為16.9w/m·℃。ZnSe化學性質[8]較為穩(wěn)定，也不易潮解。但是ZnSe材料硬度較低（努氏硬度約為140），材質較軟，所以容易產生劃痕。針對硬度較低，折射率較大的問題，一般需要在其器件表面上鍍一層硬度高，減少反射率的膜來保護器件以及增強其光透率。1.1.3ZnSe的應用由ZnSe的性質可知，ZnSe的本征發(fā)射區(qū)是在藍光或者藍綠光區(qū)。ZnSe材料[9]在非線性光學器件、發(fā)光二極管、光探測器件、藍光半導體激光器、光探測器件、激光窗口、波導調制器等器件中有不錯的表現，這些器件可以用于水下通訊、探測等，也可以用于信息
山東師范大學碩士學位論文5化學氣相沉積的反應方式主要有熱分解反應、化學輸送反應、氧化反應、金屬還原反應、等離子激發(fā)反應等。最常見的有化學氣相沉積有氧化還原反應、歧化反應、合成或置換反應、金屬有機化合物反應。一般來說，化學氣相沉積也需要一定條件才能反應，一是要達到足夠的沉積溫度；二是參加反應的各種物質必須具有足夠的蒸氣壓；三是參加反應的源物質是氣態(tài)�；瘜W氣相沉積的示意圖如圖1-3。具體的流程主要是：1)反應氣體向襯底或基片擴散。2)反應氣體在襯底或基片表面附近被吸附。3)反應氣體在襯底或基片表面發(fā)生反應。4)反應生成的固體物質在襯底或者基片表面解吸和擴散，氣態(tài)的生成物被排出。5)襯底或基片上的物質不斷生長，直至完成反應。圖1-3化學氣相沉積示意圖化學氣相沉積中最重要的是反應器，根據反應器結構的不同我們可以把化學氣相沉積分成兩大類：封管法和開管法。封管法顧名思義可以知道反應過程中反應器是密封的，先將反應器抽成真空，然后再將反應物質由反應器兩邊注入反應器中，隨后再次密封，再控制溫度使反應器兩邊溫度不等。這種方法可以不用在反應中持續(xù)抽氣保持真空也防止了外部環(huán)境的污染。但是缺點也是顯而易見的，反應中很難掌握壓力，反應過程也變得緩慢。開管法則是不密封反應器，反應氣體可以隨時補充，而產生的廢氣也可以隨時排出。一般開管法有兩種類型：冷壁和熱壁。冷壁是指不加熱室壁，只有機體自身被加熱，這樣避免了室壁也會有沉積物質。而熱壁則是室壁也被加熱。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]溶膠-凝膠法合成納米材料研究進展[J]. 李麗華,王鵬,張金生,吳限,馬誠. 化工新型材料. 2019(01)
[2]金黃色葡萄球菌活細胞合成ZnSe量子點[J]. 張亞楠,楊玲玲,涂家薇,崔然,龐代文. 高等學�；瘜W學報. 2018(06)
[3]ZnSe晶體生長技術的發(fā)展現狀[J]. 武夢鴿,袁昕,汪洋,崔亮,賀世杰. 山東工業(yè)技術. 2015(24)
[4]Mn2+摻雜ZnSe量子點的制備及表征[J]. 宋連香,劉建剛,胡育. 化學研究與應用. 2013(05)
[5]紫外可見分光光度計及其應用[J]. 吳文銘. 生命科學儀器. 2009(04)
[6]巰基乙酸修飾ZnS納米顆粒的水相合成及表征[J]. 孫偉,鐘江華,張燦英,江宏,焦奎. 過程工程學報. 2007(05)
[7]單源真空蒸發(fā)法制備ZnSe薄膜的實驗研究[J]. 余曉艷,馬鴻文. 人工晶體學報. 2007(04)
[8]ZnSe納米帶前驅物的化學合成和性質[J]. 孫炳華,羅向東,戴兵. 南通大學學報(自然科學版). 2007(02)
[9]YAG:Ce黃色熒光粉高溫固相合成與表征[J]. 黎學明,何南玲,陶傳義. 重慶大學學報(自然科學版). 2007(02)
[10]摻雜在SiO2中的ZnSe納米晶的結構、尺寸及穩(wěn)定性[J]. 孔凡滔,汪敏強,姚熹,王云鵬,姜海青. 壓電與聲光. 2005(05)
博士論文
[1]ZnSe納米材料的制備及光學、光催化性能研究[D]. 馮博.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2013
本文編號：3213037
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