本文關(guān)鍵詞：氧化鋅納米線的制備和光電性質(zhì)的研究

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【摘要】：氧化鋅(ZnO)是一種重要的Ⅱ-Ⅳ族半導(dǎo)體化合物,具有直接寬帶隙(3.37eV)、高激子束縛能(60meV)、良好的機(jī)電耦合性能和熱穩(wěn)定性、生物兼容性高、原料豐富、無毒無污染、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。而一維的ZnO納米材料在力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有比塊體材料更加優(yōu)異的性能,在光電、傳感器、光伏、光催化、場發(fā)射等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。ZnO具有六方纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)以及在c軸方向有較低的表面自由能,與其他一維材料相比,ZnO更容易形成一維納米線,而且制備工藝相對簡單,有利于制備器件并產(chǎn)業(yè)化。因此ZnO納米線材料具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。本論文利用脈沖激光法(PLD)和氣相沉積法(CVD)制備一維的ZnO納米線,并研究了其制備工藝、光催化性能以及N摻雜。本論文主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行了研究：(1)研究了通過CVD法制備ZnO納米線的工藝,通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研以及多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比和分析獲得了最佳的制備ZnO納米線的工藝,為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究打下了良好的基礎(chǔ)。(2)通過兩步法在石英玻璃襯底上制備了ZnO納米線/Al摻雜的ZnO/ITO (Nws/AZO/ITO)異質(zhì)結(jié)光催化劑。為了作比較,我們同時(shí)也通過相同條件和方法制備了ZnO納米線/Al摻雜的ZnO (Nws/AZO)光催化劑。通過一系列的測試研究了這兩個(gè)樣品的光催化性能。結(jié)果表明,和Nws/AZO相比,Nws/AZO/ITO具有增強(qiáng)的光催化性能,這是由于ITO層的引入使得光生電子被ITO層收集,抑制了光生電子空穴的復(fù)合,從而增強(qiáng)了Nws/AZO/ITO的光催化性能。(3)先通過脈沖激光沉積法(PLD)在高溫氧化的Si襯底上制備了n型導(dǎo)電的Al摻雜的ZnO薄膜(AZO),然后通過氣相沉積法(CVD)在AZO上制備了N元素?fù)诫sZnO納米線,構(gòu)建成了ZnO同質(zhì)p-n結(jié)。并研究了器件的伏安特性曲線。
【關(guān)鍵詞】：ZnO納米線 氣相沉積法 光催化 N摻雜
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O614.241;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 ZnO材料的簡介9-17
• 1.1.1 ZnO的基本性質(zhì)9-11
• 1.1.2 ZnO的能帶結(jié)構(gòu)11-12
• 1.1.3 ZnO的電學(xué)性質(zhì)12-15
• 1.1.4 ZnO的光學(xué)性質(zhì)15-17
• 1.2 一維ZnO納米線陣列的應(yīng)用以及研究進(jìn)展17-23
• 1.2.1 光催化劑18-19
• 1.2.2 電致發(fā)光器件19-21
• 1.2.3 光伏器件21
• 1.2.4 壓電器件21-22
• 1.2.5 氣體傳感器22-23
• 1.3 本論文組織結(jié)構(gòu)23-25
• 第二章 ZnO納米線的制備及表征方法25-34
• 2.1 ZnO納米線的主要制備方法25-29
• 2.1.1 氣相沉積法25-28
• 2.1.2 液相法28-29
• 2.2 表征方法29-32
• 2.2.1 X射線衍射儀分析30
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡30-31
• 2.2.3 光致發(fā)光光譜分析31
• 2.2.4 紫外可見光吸收光譜分析31-32
• 2.2.5 伏安特性曲線測試系統(tǒng)32
• 2.3 本論文中使用到的主要設(shè)備32-34
• 2.3.1 脈沖激光沉積系統(tǒng)(PLD)32-33
• 2.3.2 化學(xué)氣相淀積系統(tǒng)(CVD)33-34
• 第三章 ZnO納米線的制備工藝研究34-39
• 3.1 引言34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分34-35
• 3.2.1 樣品制備方法34-35
• 3.2.2 樣品表征技術(shù)35
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論35-38
• 3.3.1 ZnO納米線的XRD35-36
• 3.3.2 ZnO納米線的SEM形貌36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 ZnO納米線的光催化39-50
• 4.1 引言39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分39-49
• 4.2.1 樣品制備39-40
• 4.2.2 樣品表征40-47
• 4.2.2.1 樣品形貌40-41
• 4.2.2.2 晶體結(jié)構(gòu)41-42
• 4.2.2.3 光催化性能測試實(shí)驗(yàn)42-47
• 4.2.3 樣品Nws/AZO/ITO光催化增強(qiáng)的機(jī)制47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 ZnO納米線的N元素?fù)诫s50-55
• 5.1 引言50-51
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分51
• 5.2.1 ZnO納米線的N摻雜51
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論51-53
• 5.3.1 ZnO納米線的XRD51-52
• 5.3.2 ZnO納米線的SEM形貌和成分52
• 5.3.3 ZnO同質(zhì)p-n結(jié)的整流特性及電致發(fā)光52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-55
• 第六章 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 總結(jié)55
• 6.2 展望55-57
• 致謝57-59
• 參考文獻(xiàn)59-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67

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本文編號：741572