【摘要】：ZnO是一種集光電、壓電、氣敏、壓敏等性能于一身的多功能材料。而且隨著近年來,ZnO納米線、納米帶、晶須等形態(tài)ZnO的成功制備,不僅其原本的性能得到提高,而且表現(xiàn)出一些獨特、新奇的性質(zhì)。在各種功能信息材料中,ZnO極具發(fā)展?jié)摿?有著廣泛的應(yīng)用前景。如何控制ZnO的結(jié)晶形態(tài)是目前實現(xiàn)ZnO工業(yè)生產(chǎn)需要解決的主要問題。ZnO多姿的結(jié)晶形態(tài)已經(jīng)成為ZnO研究的熱點。 本論文采用化學(xué)氣相法制備了氧化鋅晶體,通過對原料、實驗設(shè)備、預(yù)熱溫度、反應(yīng)溫度、保溫時間、氣體流量的考察,總結(jié)出各個工藝條件對晶體生長的影響規(guī)律,實現(xiàn)對氧化鋅晶體的可控生長。用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對各種形態(tài)的產(chǎn)物進(jìn)行成分、形貌和結(jié)構(gòu)的表征,并對氧化鋅晶體的光學(xué)特性進(jìn)行了初步的研究。 以鋅顆粒為原料時,能獲得形貌較好的氧化鋅晶體;當(dāng)爐膛的預(yù)熱溫度在400~500℃,反應(yīng)溫度在1100℃時,能夠獲得微米級氧化鋅晶體。隨著保溫時間的增加,晶體尺寸也隨著增加,由于受限于反應(yīng)設(shè)備和原料的量,當(dāng)保溫時間超過5小時,晶體尺寸及產(chǎn)量沒有明顯的提高。獲得的氧化鋅晶體具有很好的結(jié)晶特性。在不同的外部條件下,生長出了顆粒狀、針狀、棒狀、鉛筆狀、刺猬狀、多針狀、葉片狀、梳狀、螺旋槳狀、四角狀等形貌豐富的氧化鋅晶體。從氧化鋅晶體的光致發(fā)光譜可知,其具有近紫外發(fā)光特性及綠光特性。氧化鋅晶體在紫外光催化下,降解甲基橙的降解率可達(dá)到60%。 分別從晶體學(xué)、晶體生長動力學(xué)、晶體生長熱力學(xué)等方面,結(jié)合實驗條件,對氧化鋅晶體的生長過程進(jìn)行描述。氧化鋅晶體的生成過程包括成核、晶體的軸向生長、晶體的徑向生長、停止生長四個階段。
【圖文】：

從而導(dǎo)致配位數(shù)和鍵性的變化，其化學(xué)鍵的類型介于離子鍵與共價鍵之間。目前已知ZnO材料可能存在的晶型有三種：NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖1.1a)，閃鋅礦結(jié)構(gòu)(如圖1.1b)和纖鋅礦結(jié)構(gòu)(如圖1.1c)。在熱力學(xué)穩(wěn)定的常溫常壓環(huán)境中，ZnO的存在形式是纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)(WZ)，屬于六方晶系，，P63mc空間群。在其晶體結(jié)構(gòu)中，O2-離子按六方緊密堆積排列，Zn2+離子充填于二分之一的四面體空隙中，Zn2+離子的配位數(shù)為4

1 緒3圖1.2所示為六方纖鋅礦氧化鋅晶體中原子的空間排布示意圖，圖中可以看到，氧化鋅晶體本身兩種電性的離子產(chǎn)生了帶正電荷的Zn2++(0001)面和帶負(fù)電荷的O2--(0001)面，從而導(dǎo)致了垂直于(0001)面的耦合運動，以及伴隨著Z軸的極化運動引發(fā)的表面能分化。通常極性面會表現(xiàn)出強(qiáng)大的表面重組現(xiàn)象，但是氧化鋅的(0001)面比較特殊，它不經(jīng)過重組也能穩(wěn)定存在；在對氧化鋅晶體(0001)面的研究中，已經(jīng)證明氧化鋅(0001)面的穩(wěn)定地存在不像NiO那樣靠吸附其它原子而穩(wěn)定，也不存在大范圍的晶體結(jié)構(gòu)重排；目前大家認(rèn)為氧化鋅(0001)面穩(wěn)定的原因有：一是靠晶層之間的電子馳豫實現(xiàn)電子從-(0001)向+(0001)方向轉(zhuǎn)移而穩(wěn)定；二是在氧化鋅的(0001)面存在Zn2+原子缺陷
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：O781

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周曉紅,趙秀琴;氧化鋅光催化降解六種可溶性染料的研究[J];安慶師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年02期

2 宋洋,閻研,邢英杰,俞大鵬,張樹霖;ZnO納米管的拉曼光譜學(xué)研究[J];光散射學(xué)報;2004年02期

3 徐彭壽,徐彭壽,孫玉明,施朝淑,徐法強(qiáng),潘海斌,施朝淑;ZnO及其缺陷電子結(jié)構(gòu)對光譜特性的影響[J];紅外與毫米波學(xué)報;2002年S1期

4 蔣向東,張懷武,黃祥成;透明導(dǎo)電半導(dǎo)體ZnO膜的研究[J];應(yīng)用光學(xué);2002年02期

5 郭寶增;用全帶Monte Carlo方法模擬纖鋅礦相GaN和ZnO材料的電子輸運特性[J];物理學(xué)報;2002年10期

6 閻研,屈田,王建朝,張樹霖,郝少康,X.BZHang,袁方利,黃淑榮;CdSe和ZnO量子點的拉曼光譜研究[J];光散射學(xué)報;2003年02期

7 李春萍;郭林;王廣勝;呂玉珍;徐惠彬;;ZnO納米棒的拉曼和發(fā)光光譜研究(英文)[J];光散射學(xué)報;2006年01期

8 劉文靜 ,樊惠玲 ,李春虎 ,郭漢賢;CO對ZnO脫硫行為的影響[J];太原科技;2001年06期

9 顏建鋒,梁紅偉,呂有明,劉益春,李炳輝,申德振,張吉英,范希武;利用P-MBE在Si(111)襯底上生長氧化鋅薄膜及其光學(xué)性質(zhì)的研究[J];紅外與毫米波學(xué)報;2004年02期

10 張萌;王應(yīng)民;徐鵬;蔡莉;李禾;程國安;劉庭芝;;用鋅有機(jī)源和CO_2/H_2混合氣源PECVD沉積ZnO薄膜[J];光學(xué)學(xué)報;2006年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 江浩;顧鋒;李春忠;;水含量對溶劑熱合成ZnO微結(jié)構(gòu)的影響[A];中國顆粒學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會論文集（上）[C];2008年

2 沈偉;彭德全;沈曉丹;;先進(jìn)無機(jī)材料表面的金屬化—ZnO薄膜技術(shù)[A];全國第六屆SMT/SMD學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2001年

3 沈偉;彭德全;沈曉丹;;先進(jìn)無機(jī)材料表面的金屬化——ZnO薄膜技術(shù)[A];2001年全國電子電鍍年會論文集[C];2001年

4 王齊;周大成;邱建備;;稀土摻雜ZnO材料的發(fā)光特性研究進(jìn)展[A];戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育和發(fā)展——首屆云南省科協(xié)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

5 吳嘗;朱克榮;周廣東;;ZnO納米晶的拉曼光譜[A];第十五屆全國光散射學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

6 張錚;黃運華;李萍;廖慶亮;張躍;;基于ZnO納米陣列的應(yīng)力傳感器構(gòu)建及性能測試[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

7 周小芳;;準(zhǔn)單晶ZnO薄膜的制備及其光學(xué)特性研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

8 朱瑞;許宏鈞;孫楊慧;張敬民;陳莉;徐軍;俞大鵬;;原位觀察單根ZnO納米線同質(zhì)外延生長[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

9 萬正芬;徐天寧;吳惠楨;原子健;邱東江;;ZnO薄膜光致發(fā)光的表面等離子體增強(qiáng)效應(yīng)[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會論文集（上冊）[C];2009年

10 郭冠軍;羅莉;戴強(qiáng)欽;黃方映;姚麗麗;;多孔氧化鋁模板制備ZnO及其發(fā)光性能的研究[A];2011中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集（第一卷）[C];2011年

相關(guān)重要報紙文章 前7條

1 本報記者 梁紅兵;關(guān)注超高亮度LED產(chǎn)業(yè)化[N];中國電子報;2002年

2 本報記者 李宏乾;納米涂料：大力發(fā)展 謹(jǐn)慎宣傳[N];中國化工報;2002年

3 張軍民邋高鵬飛;納米氧化鋅在斷奶子豬飼料中的應(yīng)用[N];中國畜牧獸醫(yī)報;2008年

4 記者 趙偉 通訊員 鄭原馳;2008年度全省科技進(jìn)步獎揭曉[N];長春日報;2008年

5 鄭原馳　記者 李林巖;省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎揭曉[N];吉林日報;2008年

6 韓文;韓國使用高效光催化活性劑制造抗菌陶瓷[N];中國包裝報;2009年

7 記者魏公銘;氧化鋅納米顆粒殺菌分子機(jī)理取得新進(jìn)展[N];中國食品報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 湯琨;ZnO中的雜質(zhì)行為與p型摻雜[D];南京大學(xué);2011年

2 張曉;ZnO基寬禁帶稀磁半導(dǎo)體材料的制備及性能研究[D];南開大學(xué);2010年

3 劉洋;過渡元素?fù)诫sZnO稀磁半導(dǎo)體的制備及性質(zhì)研究[D];江蘇大學(xué);2011年

4 隋瑛銳;共摻雜p型ZnO和富氮Zr-N薄膜的制備、性能及表征[D];吉林大學(xué);2010年

5 陳韜;ZnO薄膜的制備及其晶體管性能研究[D];復(fù)旦大學(xué);2010年

6 胡懿;氧氬比和氫離子注入對ZnO薄膜微結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能的影響[D];武漢大學(xué);2010年

7 李永峰;ZnO薄膜及其光電子器件中的晶格失配與應(yīng)力問題研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2010年

8 楊通;P型ZnO薄膜的制備及其結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的研究[D];吉林大學(xué);2011年

9 高世勇;ZnO薄膜和納米結(jié)構(gòu)的制備及其特性研究[D];吉林大學(xué);2010年

10 劉偉景;ZnO稀磁半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)的制備和性能研究[D];華東師范大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 范曉玲;磁控濺射法制備ZnO薄膜及光電導(dǎo)探測器的研制[D];山東理工大學(xué);2010年

2 鎖雅芹;Na-Mg共摻雜ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)研究[D];蘭州大學(xué);2010年

3 謝煒;ZnO與TiO_2的光催化及其光電轉(zhuǎn)換耦合性能的比較[D];武漢理工大學(xué);2010年

4 呂金鵬;Al~（3+）摻雜抗靜電改性ZnO顏料制備及其質(zhì)子輻照效應(yīng)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 馬金雪;ZnO超長微米線的制備及光學(xué)性質(zhì)的研究[D];大連理工大學(xué);2011年

6 孫開通;ZnO超長微米線制備及其在壓電應(yīng)力傳感器方面的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2010年

7 劉淑潔;水熱法制備六方柱狀ZnO微晶的形貌、結(jié)構(gòu)與光催化性能[D];武漢理工大學(xué);2011年

8 陳慧;ZnO薄膜和異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電性能研究[D];南京大學(xué);2011年

9 尉靜;ZnO薄膜和納米晶須的制備及性能研究[D];山東師范大學(xué);2010年

10 何俊剛;ZnO光電導(dǎo)納米材料及其半導(dǎo)體性質(zhì)研究[D];廣州大學(xué);2010年

本文編號：2576640