超聲噴霧熱解法制備ZnO納米材料及其性能研究.pdf

1、ZnO 納米材料是多功能氧化物半導(dǎo)體材料和納米材料的完美結(jié)合，其在液晶顯示、太陽電池、傳感器及紫外發(fā)光器等諸多領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。超聲噴霧熱解法(USP)是一種簡單、低成本的薄膜生長方法，它易于摻雜和實現(xiàn)大面積生長，目前已獲得較高晶體質(zhì)量的ZnO 薄膜和P型ZnO 薄膜，然而對納米材料的研究卻很少。 本論文利用USP技術(shù)制備了多種不同形貌的ZnO 納米結(jié)構(gòu)，研究了工藝參數(shù)(襯底溫度、霧化速率、襯底類型、摻雜)對納米ZnO 結(jié)

2、構(gòu)性能的影響。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、X 射線衍射(XRD)和光致發(fā)光(PL)對不同條件下生長的納米ZnO 進行了表征。不同襯底溫度的普通玻璃襯底上獲得了一維的ZnO 納米棒。研究發(fā)現(xiàn)，襯底溫度對納米棒的形成很關(guān)鍵。在410℃時獲得的“鉛筆頭”狀ZnO 納米棒的晶格缺陷較少，結(jié)晶質(zhì)量較好。固定襯底溫度為410℃，微調(diào)霧量和生長時間，研究霧化速率對ZnO 納米棒的影響。 結(jié)果表明，霧化速率為0.267ml/min時c 軸取向

3、度較好，納米棒純度較高。本系列實驗還得到了二維的納米梳，它是由納米片上長齒形成的。在Si和FTO 襯底上獲得了ZnO 納米片。測試發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TO 襯底上，410℃得到的納米片的結(jié)晶質(zhì)量和光致發(fā)光特性最優(yōu)；對于Si 襯底來說，410℃獲得納米片的結(jié)晶質(zhì)量較好，而光致發(fā)光特性則是420℃時最優(yōu)。通過對ZnO 摻In 獲得了ZnO 納米盤，摻Al 獲得了ZnO 納米花。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摻雜元素不僅可以優(yōu)化薄膜的電學(xué)特性，而且對納米結(jié)構(gòu)的制備有重要的作