ZnO纳米棒的结构及其光学性质研究[1]
ZnO纳米杆的生长和发光特性研究
0 引 言
氧化锌 ( n 作 为一 种 直接 宽 带 隙半 导 体 ( 温 下 Z O) 室 33 V)在 室温下 有很 高的激 子结合 能 (0 m V) 因此 .7e , 6 e ,
2 col f hs sadT cn l y Wu a n e i ,Wu a 30 2 C ia .Sho o P yi n eh o g , h nU vr t c o i sy hn 0 7 , hn ) 4
Ab t a t W elai n d a r y f mo o rsa n n n r d r u c s fl y t e i d u i g s r c : l l e r s o n c y t Z O a o o s we e s c e s l s n h s e sn — g a l u y z zn o d rte ma v p r t n meh d a i e e t i o i cin .T emo p o o iswe ec a a — i c p w e r l e a o ai t o tdf r n r w d r t s h r h lg e r h r c h o af l e o tr e yS e i d b EM ,XR z D,S AED, HR E a d P 、T e r s l h w d t a n a oo sp s e sh x — T M n L h e u t s o e h t O n n r d o s s e a s Z
gn r t t cue h ennr sgo ogted etno [0 1 ,adtesaeo e oa cy a sutr.T aoo rw a n ici f 00 ] n hp ft m i l s l r d l h r o h h s
离子液体中微波辅助制备ZnO纳米棒及光学性能研究
基一 3甲基 咪唑 六 氟磷 酸 盐 [ MI [ F ] B M] P 中含 有 阳离
[ MI [ F ] 溶液 中通过 微 波加 热 1 ri B M] P 水 0 n制备 出 a
Z O纳 米棒 。用 X 射 线 衍 射 仪 、 发射 扫描 电镜 、 n 场 紫
加热 1 mi 0 n后取 出, 冷却 到 室温 。用 去 离子 水 和无水 乙醇 各洗 涤 2 3次 , ~ 离心 分 离 , 置于 真空 干燥 箱 中于
6 ℃ 干 燥 4 , 后 得 到 白 色 粉 末 状 样 品。 以 Z O h 最 n
压、 低毒 性 、 不可 燃性 、 电势 窗 、 宽 高离 子导 电性 和较 好 的热稳定性 , 成为 一 种理 想 的绿 色溶 剂 。在这 种 绿 色溶剂作 用下 , 已经合成 出一些 无机纳 米材 料 , 如金 纳
结 晶性 良好 、 率 高 的 Z O 纳米 棒 , 对 其 光 学性 能 产 n 并 进 行 了研 究 , 离 子液 体 的作 用 进 行 了探 讨 , 出 了 对 提
Z O纳米棒 的形 成机理 。 n
过对 Z O 纳米棒 形成机 理和 实验 条件 进行 系统探 讨 , n
提 出 了三 步反 应 机 理 , 时 发 现 离 子 液 体 对 产 物 的 形 同 貌 起 着 关 键 作 用 。 该 方 法 简 便 、 速 、 保 , 推 广 运 快 环 可 用 于其 它 一 维 纳 米 功 能 材 料 的 制 备 。 关 键 词 : 离 子 液 体 ; 波 ; n 纳 米 棒 微 Z O;
助
材
料
21年第6 4) 0 0 期(1 卷
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》范文
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的发展,ZnO纳米材料因其优异的物理和化学性质,如高激子结合能、高电子迁移率等,被广泛应用于光电器件、生物传感器、光催化剂等领域。
本文以纳米棒状ZnO自组装结构为研究对象,探讨了其制备方法及光电性能,旨在为ZnO纳米材料的应用提供理论依据。
二、制备方法1. 材料选择与准备本实验选用高纯度的ZnO粉末作为原料,通过溶胶-凝胶法进行制备。
此外,还需准备乙醇、去离子水、表面活性剂等辅助材料。
2. 制备过程首先,将ZnO粉末溶解在乙醇中,形成均匀的溶液。
然后,加入表面活性剂,在搅拌条件下使溶液形成溶胶。
接着,将溶胶置于适当的温度下进行凝胶化处理,使ZnO纳米棒自组装形成结构。
最后,对所得产物进行清洗、干燥,得到纳米棒状ZnO自组装结构。
三、结构与形貌分析1. 结构分析通过X射线衍射(XRD)对制备的纳米棒状ZnO自组装结构进行物相分析,结果表明,所得产物为六方纤锌矿结构的ZnO。
2. 形貌分析利用扫描电子显微镜(SEM)对样品进行形貌观察,发现ZnO纳米棒呈规则的棒状结构,且自组装形成紧密的结构。
此外,通过透射电子显微镜(TEM)对纳米棒的微观结构进行进一步观察,发现其具有较高的结晶度和良好的分散性。
四、光电性能研究1. 紫外-可见吸收光谱分析通过紫外-可见吸收光谱测试,发现纳米棒状ZnO自组装结构在紫外区域具有较高的光吸收能力。
此外,通过对光谱数据的分析,可以得到其禁带宽度等光电性能参数。
2. 光致发光性能研究光致发光性能是评价半导体材料光学性能的重要指标。
通过光致发光光谱测试,发现纳米棒状ZnO自组装结构具有较好的光致发光性能,发光峰位明确,半峰宽较窄。
这表明其具有较高的光学质量和较好的结晶度。
3. 电学性能研究通过电学性能测试,发现纳米棒状ZnO自组装结构具有较高的电子迁移率和较低的电阻率。
这些电学性能参数对于评估其在光电器件中的应用具有重要意义。
ZnO纳米材料的制备及其发光特性的研究
ZnO纳米材料的制备及其发光特性的研究本文采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)在石英基片上制备了Al掺杂ZnO(AZO)薄膜的种子层,采用水热法制备了Al掺杂ZnO纳米棒(AZO NR)及Al掺杂ZnO纳米管(AZO NT),同时采用液相还原法制备了Cu修饰的AZO纳米管(AZO/Cu NT)。
得出以下结论:1.采用溶胶-凝胶制备AZO纳米薄膜,分析Al掺杂浓度、预热温度、退火温度和匀胶机的旋涂速率等工艺条件对ZnO薄膜性能的影响。
结果表明:样品在Al掺杂浓度为1.5 at.%、预热温度和退火温度分别为400℃和900℃时结晶质量最好,晶粒分别均匀,薄膜的光催化效率也最好;匀胶机的旋涂速率直接影响薄膜的择优取向性,速率为60 r/min时,样品的所有XRD特征峰齐全,表明制备的样品为氧化锌的六角纤锌矿结构,当速率增大到3000 r/min时ZnO样品呈(002)择优取向。
2.采用水热法制备AZO NR,分析Al掺杂浓度、水热温度、水热时间、聚乙烯亚胺和种子层厚度工艺条件对AZO NR性能的影响。
结果表明:Al掺杂浓度为4 at.%、水热温度95℃和水热时间为10 h时样品的结晶质量最好、内应力最小,样品的长径比最大;种子层的厚度越大,纳米棒越致密,而聚乙烯亚胺能有效的减小纳米棒的直径。
3.采用二次水热法制备AZO NT,用化学沉积法制备AZO/Cu NT,分析H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>的量对纳米棒形貌的影响及不同形貌的样品对甲基橙(MO)光催化性的影响。
结果表明:H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>为20 ml时AZO NR呈管状,且AZO/Cu NT表现出良好的光催化性能。
ZnO纳米片/微棒复合体的制备、结构及光学性能
枝结构的 Z O微棒。 n 通过扫描 电镜( M 、 S )X射线衍射(R )透射 电镜 (E 、 E x D、 T M)光致发光(L和拉曼光谱(a n对产物的形貌 、 P) R ma) 晶
Na o— a e / i r ・o n - t sM c o- ds pl r
Y N o gQ a g D a— u A G Y n - in U G oH i D N i L i L inB o X igS e I G We I e i a - a U B n -h J T -
关 键 词 : n 表 面接 枝 : 学 性 能 Z O: 光
中图分类号: 6 42 ; 4 8 O 1 . 1 0 3 4
文献标 识码 : A
文章编号 : 0 1 8 1 0 0 20 0 .5 10 . 6 ( 1) .300 4 2 0.
S n h ss S r cu ea d Op ia a a t rsiso n Co p e t y t e i, tu t r n t lCh r ce it fZ O m lx wih c c
杨永 强 杜 高辉 z 丁 伟 1 李 洁 3 李天宝 许并社 l , s 0 , , z
(太原理 工 大学材料 科 学与 工程 学院 , 太原 00 2) 30 4 ' 0 02) 3 0 4 fAg ̄ _ 大学教 育部 新材 料界 面与 工程重 点 实验 室 , r - 太原 (浙 江师 范大 学物理化 学研 究所 , 华 3 10 ) 金 2 0 4
ZnO纳米结构光学性质与器件应用研究
ZnO纳米结构光学性质与器件应用研究近年来,纳米材料的研究引起了广泛的关注,其中氧化锌(ZnO)纳米结构因其独特的光学性质和广泛的器件应用潜力而备受研究者的关注。
本文将深入探讨ZnO纳米结构的光学性质,包括其光吸收、光发射和光散射等方面,同时讨论其在光电器件中的应用前景。
首先,我们将着重研究ZnO纳米结构的光吸收特性。
由于ZnO纳米材料具有较大的比表面积和量子尺寸效应,使得其对光的吸收率增强。
实验研究表明,在紫外光区域(约370 nm以下),ZnO纳米结构的吸收显著增强,这归因于其能带结构的尺寸量子限制效应。
此外,通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面修饰等手段,还可以实现对光吸收特性的调控,从而提高光电转换效率。
其次,我们将探讨ZnO纳米结构的光发射特性。
ZnO纳米结构表现出独特的发光行为,包括紫外发光和可见光发光,并且在可见光区域表现出强烈的绿色光发射。
这种特殊的光发射行为主要源于ZnO纳米结构的局域化态缺陷和表面态缺陷。
实验研究发现,通过调控纳米结构的形状、尺寸和缺陷控制等方式,可以有效地改变其发光行为,为光电器件的设计和制备提供了新的思路。
此外,我们将介绍ZnO纳米结构在光散射方面的应用研究。
由于其高度结构化和可控性,ZnO纳米结构具有出色的光散射性能,可广泛应用于太阳能电池、光电传感器和光学波导等器件中。
特别是在太阳能电池领域,将ZnO纳米结构应用于光散射层可以显著提高光电转换效率。
此外,通过设计多层结构和优化形状等手段,还可以进一步提高其光散射性能,为光学器件的发展提供了新的途径。
最后,我们将展望ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景。
随着纳米技术的不断发展和深入研究,ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景逐渐展现。
例如,利用ZnO纳米结构可实现高效的太阳能电池、高灵敏的光电传感器和高性能的发光二极管等器件。
此外,通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面改性等手段,还可以进一步提高其器件性能和稳定性。
ZnO纳米棒阵列膜的制备及其光电化学性能研究
列。用 X 射线衍射仪(XRD)、场 发 射 扫 描 电 子 显 微 镜
(FESEM)、透射电子显 微 镜 (TEM)对 样 品 进 行 表 征。
研究 结 果 表 明 所 制 备 的 ZnO 纳 米 棒 为 六 方 纤 锌 矿 相
单晶结构,沿c轴择优取向生长,平均直径约为 40nm,
长度约为 900nm;ZnO 纳 米 棒 阵 列 生 长 致 密,取 向 性
1478
2011 年 第 8 期 (42)卷
ZnO 纳米棒阵列膜的制备及其光电化学性能研究 *
王 海 锋1,王 树 林2,蹇 敦 亮2,陈 海 燕1,丁 浩 冉1
(1 上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 200093;2 上海理工大学 材料科学与工程学院,上海 200093)
摘 要: 采 用 化 学 溶 液 沉 积 法,在 ZnO 纳 米 颗 粒 膜 修饰 的 FTO 导 电 玻 璃 基 底 上,制 备 了 ZnO 纳 米 棒 阵
阳极组装成染料 敏 化 太 阳 能 电 池 (DSSC)的I-V 特 性 曲线。由填充因子:
关键词: ZnO 纳米棒阵列;化学溶液沉积;曙红 Y;染
料敏化太阳能电池
中 图 分 类 号 : O472
文 献 标 识 码 :A
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展,纳米材料因其独特的物理和化学性质,在众多领域展现出了广阔的应用前景。
其中,氧化锌(ZnO)作为一种宽禁带、高激发束缚能的半导体材料,因其良好的光电性能而备受关注。
本文以纳米棒状ZnO自组装结构为研究对象,详细探讨了其制备方法及其光电性能。
二、纳米棒状ZnO自组装结构的制备(一)实验材料与设备本实验所使用的材料主要包括氧化锌粉体、氢氧化钠、氢氧化钾等。
实验设备包括磁力搅拌器、高温反应釜、离心机、电镜等。
(二)制备方法本实验采用水热法制备纳米棒状ZnO自组装结构。
首先,将氧化锌粉体溶于适量的去离子水中,形成一定浓度的锌盐溶液;其次,向溶液中加入适量的氢氧化钠和氢氧化钾,调节溶液的pH 值;然后,将溶液置于高温反应釜中,在一定的温度和压力下进行水热反应;最后,通过离心、洗涤、干燥等步骤得到纳米棒状ZnO自组装结构。
三、结构与形貌分析(一)结构分析通过X射线衍射(XRD)技术对所制备的纳米棒状ZnO进行结构分析。
结果显示,所制备的ZnO为六方纤锌矿结构,具有良好的结晶性。
(二)形貌分析利用扫描电子显微镜(SEM)对所制备的纳米棒状ZnO进行形貌观察。
结果显示,所制备的ZnO为直径约几十纳米的棒状结构,且呈现出自组装的特点,形成了三维网络结构。
四、光电性能研究(一)光吸收性能通过紫外-可见光谱(UV-Vis)对所制备的纳米棒状ZnO的光吸收性能进行研究。
结果显示,ZnO纳米棒在紫外光区域具有较高的光吸收性能,且随着波长的增加,光吸收逐渐减弱。
(二)光电导性能在黑暗和光照条件下,分别测量所制备的纳米棒状ZnO的电流-电压(I-V)曲线。
结果显示,在光照条件下,ZnO纳米棒的光电导性能明显增强,表明其具有良好的光响应性能。
五、结论本文采用水热法成功制备了纳米棒状ZnO自组装结构,并通过XRD、SEM、UV-Vis和I-V等手段对其结构和光电性能进行了研究。
ZnO纳米结构的制备及光学性质的研究的开题报告
ZnO纳米结构的制备及光学性质的研究的开题报告题目:ZnO纳米结构的制备及光学性质的研究课题背景:纳米材料的出现引发了人类对材料科学领域的巨大兴趣,巨大的比表面积和量子效应使得纳米材料具有许多独特的性质,例如热稳定性和光学性质。
在过去的二十年中,ZnO纳米材料已经引起了广泛的关注。
ZnO是一种具有光催化性质、磁性和阳光防护功能的广泛应用的材料,因此ZnO纳米材料的制备及其性能研究成为课题的研究方向,具有重要的科学和实际应用价值。
研究目的:本课题的研究目的是通过改变合成条件制备高品质ZnO纳米结构,探讨其光学性质,并将其应用于光电器件的研究和开发。
研究方案:1. 合成ZnO纳米结构采用热溶液法合成ZnO纳米棒、纳米片和纳米粒子。
以Zn(NO3)2和NaOH为前驱体,在恒温条件下进行溶剂热合成,并通过改变反应时间、溶液浓度、温度等条件来控制合成的ZnO纳米结构的形貌。
2. 表征ZnO纳米结构利用SEM、TEM对合成的ZnO纳米结构进行形貌和晶体结构的表征,利用XRD和EDS检测其晶体相和元素配比,利用UV-Vis吸收光谱对其光学性质进行研究。
3. 应用研究将合成的ZnO纳米结构应用于光电器件的研究和开发,并通过光电转换效率和稳定性的测试来评估其性能。
预期创新点:本课题利用热溶液法制备ZnO纳米结构,通过控制合成条件实现形貌可控,结合光学性质研究,探索其应用于光电器件的发展,有望在材料科学领域做出一定的创新。
预计影响:本课题研究所得的成果对于ZnO纳米结构的制备及其光学性质的研究有着积极的意义,为光电器件的研究和开发提供基础和支撑,并促进ZnO材料在其他领域的应用。
ZnO纳米材料的制备及其光性能分析
ZnO纳米材料的制备及其光性能分析ZnO纳米材料的制备及其光性能分析摘要:随着纳米材料的研究和应用逐渐深入,ZnO纳米材料因其优异的光学性质和广泛的应用潜力而备受关注。
本文通过对ZnO纳米材料的制备方法及其光性能的分析,探讨了其在可见光谱范围内的应用前景和潜在问题。
1. 引言ZnO是一种重要的半导体材料,在可见光范围内具有良好的透明性和光学性能。
纳米化技术使ZnO纳米材料的制备更加容易,并且能够调控其形貌和结构,进一步扩展了其应用领域。
本文主要研究了ZnO纳米材料的制备方法和其在光学性能方面的应用。
2. ZnO纳米材料的制备方法2.1 水热法水热法是制备ZnO纳米材料常用的方法之一。
通过在高温高压条件下将Zn源物与反应溶液中的脱水剂反应,在特定的温度、压力和时间下得到纳米级的ZnO颗粒。
这种方法可以控制纳米粒子的形貌和大小。
2.2 氧化法氧化法是将氧化锌粉末进一步破碎并通过化学反应得到纳米级ZnO颗粒的方法。
具体步骤包括溶液制备、沉淀制备和煅烧等。
这种方法制备的ZnO纳米材料通常具有较高的纯度和比表面积。
2.3 等离子体辅助沉积法等离子体辅助沉积法是一种通过等离子体溅射氧化锌薄膜并在退火过程中形成纳米颗粒的方法。
这种方法对制备较大面积的纳米薄膜具有较高的效率和可控性。
3. ZnO纳米材料的光性能分析3.1 光吸收与发射性质ZnO纳米材料在可见光谱范围内具有很好的吸光性能,吸收光谱主要集中在紫外光区域,具有很高的吸收系数。
此外,ZnO纳米材料还表现出良好的荧光性能,其荧光峰位主要在380-420 nm范围内。
3.2 光电导性质由于ZnO纳米材料是一种半导体材料,因此具有良好的光电导性能。
通过引入掺杂元素或修饰表面,可以调控和增强ZnO纳米材料的光电导能力。
这使得ZnO纳米材料在光电器件和太阳能电池等领域有广泛的应用前景。
3.3 光催化性能ZnO纳米材料具有较高的光催化性能,可以在可见光区域内吸收光能并产生电子-空穴对。
一维ZnO纳米棒的制备及光学性能研究
一维ZnO纳米棒的制备及光学性能研究一维ZnO纳米棒的制备及光学性能研究摘要:本研究通过氧化锌(ZnO)纳米棒的制备方法,研究了其在光学性能方面的表现。
实验结果显示,制备得到的一维ZnO纳米棒具有优异的光学性能,具备潜在的应用价值。
引言:纳米材料已经成为当今科学研究的热点领域之一,其在光学、电子学和材料领域具有广泛的应用前景。
然而,对于一维纳米材料的制备方法和光学性能的详细研究仍然相对不足。
本研究旨在通过研究一维ZnO纳米棒的制备方法及其光学性能,探讨其在光电子器件以及传感器等领域的应用潜力。
实验方法:本实验选择溶胶-凝胶法及热解法结合的方法来制备一维ZnO纳米棒。
首先,将硝酸锌和乙酸根溶液按照一定比例混合,生成含锌离子的溶液。
接着将其在恒温搅拌的条件下反应,形成溶胶。
随后,将溶胶放置在恒温条件下等待凝胶的形成,完成溶胶-凝胶转变。
最后,将凝胶进行煅烧处理,在一定温度下使凝胶转变为纳米棒状的ZnO。
得到的样品经过扫描电子显微镜(SEM)扫描,能够观察到纳米棒的形貌,并使用紫外-可见光谱(UV-Vis)对其光学性能进行表征。
结果与讨论:通过SEM观察,得到的一维ZnO纳米棒具有均匀的形貌,并且长度约为100-500纳米,直径约为50-100纳米。
这种纳米棒的形状有助于其在光学领域的应用。
并且,通过UV-Vis光谱测量发现,纳米棒在可见光范围内呈现出良好的吸光性能,吸收峰位于400-500纳米,吸收强度较高。
这说明纳米棒对于可见光具有较好的散射和吸收性能,也为其在光电子器件制备方面提供了一定的潜力。
结论:本研究成功制备了一维ZnO纳米棒,并对其光学性能进行了初步研究。
结果表明,制备得到的纳米棒具有良好的形貌和光学性能。
这为进一步研究其在光电子器件以及传感器等领域的应用提供了基础。
同时,本研究的制备方法也可为其他一维纳米材料的合成提供参考。
附:图片说明图1. 一维ZnO纳米棒的SEM图像。
图2. 一维ZnO纳米棒的UV-Vis光谱示意图通过溶胶-凝胶法成功制备了一维ZnO纳米棒,并对其形貌和光学性能进行了研究。
ZnO纳米结构形态调控与表面光电性能研究
ZnO纳米结构形态调控与表面光电性能研究氧化锌(ZnO)是一种重要的宽禁带半导体功能材料,室温下能带带隙为3.37eV,激子束缚能高达60 meV,远高于其它宽禁带半导体材料(如:GaN为25 meV,ZnSe为22 meV)的激子束缚能,是室温热能的2.3倍(26 meV),因此ZnO 中的激子能够在室温下稳定存在,另外由激子-激子散射诱发的受激辐射的阈值要比电子-空穴等离子体复合的受激辐射阈值低,ZnO有望用于在短波长发光二极管、半导体激光器、紫外探测器、太阳能电池、高频和大功率器件。
另外,ZnO 还具有制备工艺简单,能带及导电类型易调控和无毒无污染等优点。
ZnO由于其晶体具有极性特征,导致了其丰富的纳米形态,诸如纳米线(棒)、纳米管、纳米带、纳米片、纳米环、纳米花、纳米螺旋结构等,不同的结构各有其特定的用途,使得ZnO的形貌和结构控制具有重要意义。
ZnO与硫能产生强的相互作用,可以作为硫的吸附剂使用。
本研究将含硫化合物应用到ZnO的制备过程中,不仅在一定程度上实现了对ZnO的形核、生长和形貌的控制,而且获得了一些新型的复合纳米结构,同时有针对性地对有关体系的荧光发射性能、表面光电压和光电流性能和电荷转移机理进行了研究,内容包括以下几方面:(一)、以十二烷基硫醇为代表研究了直链硫醇(C<sub>n</sub>H<sub>2n+1</sub>SH,n=5,6,8,10,12)在硝酸锌。
六次甲基四胺水热合成ZnO过程中对形态结构的影响,用X-射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜、荧光光谱等技术对得到的纳米结构进行了全面的表征。
实验事实证明:在反应过程中反应体系分为两相,硫醇相和水溶液相。
ZnO在水相中成核,与水相中溶解的十二烷基硫醇作用后因疏水作用而被萃取到硫醇相中,进而使ZnO的生长停止。
通过高温烧结硫醇相中的ZnO前驱体,可以得到ZnO的纳米颗粒。
ZnO纳米棒阵列的制备、微结构及光学性能研究
恒温阶段
A 0 r o 2 0 5 A 0 r o 2 0 5
A 0 r 0 Leabharlann O. 降温 阶段
A o r0 1 0 5 A 0 r 0 1 A o r 0 1
1 5 1 2
15 00 70 5
1 1
A 0 r1o A 0 r0 1
阵列 的实 验 中 , n Z S粉 在 1 5 。 0 0 C时 蒸 发 , 载 气 中 锌矿 结构 Z O的 A ( O) E 模 与 n T 和 :
。P L光 谱 通
的氧 原子 反 应 , 成 气 态 Z O分 子 和 S : 子 。s 生 n O分 i 常用 来检 测纳 米 材 料 中的 缺 陷和 杂 质 。 图 6 b 是 () 基底 上 A u液 滴 吸 附 大量 的气 态 Z O分 子 , 饱 和 3种 形 貌 Z O 纳 米 棒 的 室 温 P n 过 n L光 谱 , 发 波 长 激
r d s p e e td b s d o o s i r s n e a e n HRT M h a tr ain a d s 1a e e eg ay i. T e o t a p p r e fZ O n n rd ar y e e E c a ce z t n u3 c n r y a lss h p i l r e t s o n a o o ra s w r r i o C n c o i s d e y mi r -R ma c t r g a d mi r — L s e t s o y t i d b c o a n s a ti co P p cr c p . u en n o
(N nh n ag ogU i r t, a cag, inx 30 6 ,C ia a cagH n kn n e i N nh n J gi 30 3 hn ) v sy a
纳米结构ZnO的制备及性能研究
纳米结构ZnO的制备及性能研究一、本文概述氧化锌(ZnO)是一种重要的半导体材料,因其独特的物理和化学性质,在纳米科技领域引起了广泛的关注。
纳米结构ZnO的制备及性能研究对于推动材料科学、电子学、光电子学、生物医学等多个领域的发展具有重要意义。
本文旨在深入探讨纳米结构ZnO的制备方法、结构特性、以及其在各种应用场景中的性能表现。
本文将概述纳米结构ZnO的基本性质,包括其晶体结构、能带结构、光学特性等。
随后,我们将详细介绍几种常见的纳米结构ZnO制备方法,包括物理法、化学法以及生物法等,并对比各种方法的优缺点。
在此基础上,我们将重点关注纳米结构ZnO的性能研究,包括其电学性能、光学性能、光催化性能、以及生物相容性等。
我们将通过实验数据和理论分析,全面揭示纳米结构ZnO的性能特点及其在不同应用场景中的潜在应用价值。
本文还将展望纳米结构ZnO的未来发展趋势,探讨其在新能源、环保、生物医学等领域的应用前景。
我们希望通过本文的研究,能够为纳米结构ZnO的制备和性能优化提供有益的参考,推动其在各个领域的实际应用。
二、ZnO纳米结构的制备方法ZnO纳米结构的制备方法多种多样,主要包括物理法、化学法以及生物法等。
这些方法的选择取决于所需的ZnO纳米结构的尺寸、形貌、纯度以及应用的特定要求。
物理法:物理法主要包括真空蒸发、溅射、激光脉冲沉积等。
这些方法通常在高温、高真空环境下进行,能够制备出高质量的ZnO纳米结构。
然而,这些方法通常需要昂贵的设备和复杂的操作过程,限制了其在大规模生产中的应用。
化学法:化学法因其设备简单、操作方便、易于大规模生产等优点,在ZnO纳米结构制备中得到了广泛应用。
其中,溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、水热法和微乳液法等是常用的化学制备方法。
例如,溶胶-凝胶法通过控制溶液中的化学反应,可以制备出具有特定形貌和尺寸的ZnO纳米颗粒。
化学气相沉积法则可以通过调节反应气体的流量、温度和压力等参数,实现ZnO纳米线的可控制备。
氧化锌纳米棒阵列的控制生长及其光学性能研究的开题报告
氧化锌纳米棒阵列的控制生长及其光学性能研究的开题报告题目:氧化锌纳米棒阵列的控制生长及其光学性能研究研究背景和意义:氧化锌(ZnO)是一种广泛应用于半导体器件、光学器件等领域的重要材料。
近年来,氧化锌纳米棒阵列引起了人们的广泛关注,因为它具有优异的光学性能和潜在的应用价值。
氧化锌纳米棒阵列的性能主要受到其结构、尺寸和排列方式等因素的影响。
因此,控制氧化锌纳米棒阵列的生长和结构具有重要的理论和应用价值。
研究内容和方法:本研究的主要内容是探究氧化锌纳米棒阵列的控制生长和光学性能。
具体研究内容包括:1. 探究不同生长条件下氧化锌纳米棒的生长规律和微观结构特征。
2. 研究氧化锌纳米棒阵列的光学性能,包括吸收、发射和传输等方面。
3. 通过控制生长条件优化氧化锌纳米棒阵列的光学性能。
研究方法包括化学合成法、物理气相沉积法、扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等材料表征技术以及光谱分析仪等光学测试仪器。
研究意义和创新性:本研究的意义在于探究氧化锌纳米棒阵列的控制生长和光学性能,为氧化锌纳米棒阵列的应用提供理论和实验基础。
本研究的创新性在于结合化学合成法和物理气相沉积法实现氧化锌纳米棒阵列的控制生长,并对其光学性能进行深入研究,具有一定的实用性和应用前景。
研究的预期目标和成果:本研究的预期目标是实现氧化锌纳米棒阵列的控制生长,并探究其光学性能的规律和特点。
预期成果包括:1. 建立有效的氧化锌纳米棒阵列控制生长方法和优化光学性能的策略。
2. 揭示氧化锌纳米棒阵列的光学性能、尺寸效应和排列方式对性能的影响规律。
3. 探索氧化锌纳米棒阵列在光学器件等领域的应用前景和潜力。
时间计划和进度安排:本研究计划在3年内完成,具体时间计划和进度安排如下:第一年:熟悉实验方法,探究氧化锌纳米棒阵列的基本性质和生长机制。
第二年:系统研究氧化锌纳米棒阵列的光学性能,并探索优化光学性能的方法。
第三年:进一步探究氧化锌纳米棒阵列在光电器件和传感器等领域的应用前景和潜力。
ZnO纳米结构及其复合材料光电性质的第一性原理研究的开题报告
ZnO纳米结构及其复合材料光电性质的第一性原理研究的开题报告题目:ZnO纳米结构及其复合材料光电性质的第一性原理研究研究背景和目的:纳米材料由于其尺度效应、表面效应、量子效应等特殊性质,在光学、电学、力学、化学、生物学等方面具有广泛的应用前景。
ZnO作为一种重要的II-VI族半导体材料,具有优良的光电性能和广泛的应用前景,已经成为了研究的热点之一。
目前,利用第一性原理计算方法进行ZnO纳米结构及其复合材料光电性质的研究已经成为物理学和化学领域中的一个重要研究方向,研究结果对于ZnO材料的应用具有重要的指导意义。
本研究旨在使用第一性原理计算方法,对于ZnO纳米结构及其复合材料的光电性质进行系统的研究,探究纳米结构对其光电性能的影响、复合材料中不同材料间的相互作用以及其在光电器件等领域中的应用前景,并为相关领域的进一步研究提供有力的理论依据。
研究内容和方法:1.使用第一性原理计算方法,构建不同形状和尺寸的ZnO纳米结构,并系统地研究纳米结构对光电性质的影响。
2.利用第一性原理计算方法,研究不同ZnO复合材料中的材料间相互作用,探究其光电性能的变化趋势。
3.结合实验数据,对所研究的ZnO纳米结构及其复合材料在光电器件等领域的应用前景进行分析和探讨。
本研究主要利用VASP软件包中的密度泛函理论等第一性原理计算方法,在高性能计算集群上进行模拟计算。
在构建模型时,我们将考虑不同形状和尺寸的纳米结构,以及不同复合材料中各组分的相互作用。
在计算过程中,我们将重点关注ZnO纳米结构及其复合材料的光电学性质,如光吸收、光敏响应等。
研究意义和预期成果:本研究的主要意义在于深入了解ZnO纳米结构及其复合材料的光电学性质,并探究其在光电器件等领域中的应用潜力。
预期成果有:1.研究不同形状和尺寸的ZnO纳米结构对光电性能的影响。
2.探究不同复合材料中的材料间相互作用对光电性能的影响规律。
3.分析和探讨ZnO纳米结构及其复合材料在光电器件领域的应用潜力。
ZnO纳米结构的特性研究
ZnO纳米结构的特性研究发表时间:2019-07-23T12:15:22.613Z 来源:《知识-力量》2019年9月34期作者:候宝东刘红梅[导读] 纳米结构ZnO具有优良的电学、气敏、光学、光催化氧化等物理性能,广泛应用于太阳能电池、发光二极管、透明电极、紫外光探测、气敏传感器等领域。
纳米ZnO是一种n型金属氧化物半导体,其物理化学性能相对稳定并且成本较低从而被广泛使用。
纳米ZnO通常以膜、线、带、棒等多种形式存在,常被用于甲烷、氢气、乙醇、氨气、甲醛等气体的检测。
(黑龙江大学,黑龙江哈尔滨 150080)摘要:纳米结构ZnO具有优良的电学、气敏、光学、光催化氧化等物理性能,广泛应用于太阳能电池、发光二极管、透明电极、紫外光探测、气敏传感器等领域。
纳米ZnO是一种n型金属氧化物半导体,其物理化学性能相对稳定并且成本较低从而被广泛使用。
纳米ZnO通常以膜、线、带、棒等多种形式存在,常被用于甲烷、氢气、乙醇、氨气、甲醛等气体的检测。
关键词:ZnO;气敏;纳米结构1.前言材料目前已经成为科技发展的支撑和先导。
气敏传感器作为检测气体的功能元件,可以对存在于环境中的可燃、有毒、易爆的气体起到检测作用,已经被广泛应用于家庭生活、公共场所、工厂企业[1]。
对于目前的气敏传感器急需开发新型的气体敏感材料并通过材料的掺杂、改性、复合等手段提高其原有材料的敏感性能。
其中,作为直接宽带隙半导体(室温下Eg=3.37e V)的氧化锌在室温下具有高的激子结合能(60meV),相比较于其他带隙半导体来说其结合能是非常大的。
它具有优良的光学、电学、磁学、催化等特性并且物理特性相对稳定,在紫外发光器件、激光器、压力传感器、透明薄膜以及太阳能电池等许多方面拥有广泛的应用前景[2]。
如果将传统的氧化锌材料纳米化后,其具有较大的表面积,将其制作成的气敏传感器不仅可以提高本身的灵敏度还可以提升其响应速度,并且可以降低工作的温度使其达到正常的状态。
ZnO纳米棒的结构及其光学性质研究[1]
第1期王鹛等:ZnO纳米棒的结构及其光学性质研究972结果与讨论2.1样品表征ZnO样品的X射线衍射结果如图1所示.可见样品A和B结晶性都很好.和X射线标准卡片相比较(卡片号:05--0664),这两个样品均为纯的六角结构.图1(a)中的衍射峰明显地比l(b)中的要宽,这说明样品A中纳米棒的平均结晶尺寸要比样品B中的小.样品A和B的透射电子显微照片如图2所示.两个样品中都形成了ZnO纳米棒.而纳米棒的长径比随不同的制备条件的变化而变化.当前躯体溶液的pH值为8时(样品A),棒是直径为30nm长度为300nm.当前躯体溶液的pH值为13时(样品B),棒是直径变化很小但长度明显地变短了.因此,样品A中的纳米棒的长径比和样品B中的相比要大些.图2中的选择区域电子衍射插图进一步证明了,样品A中纳米棒的结晶要优于样品B中的.两个ZnO样品的拉曼光谱如图3所示.位于332,383,438,583,987,1101和1154cm-1处的振动峰都出现在两条曲线中.所有这些峰的归属都是在对官能团的理论分析的基础上而得出的.我们对振动峰进行归属并将其和以往的报道结果相对比,可以看到我们对振动峰的测量结果和以往的结果是一致的‘6_8].20/(o)(a)样品A(b)样品B图1X射线衍射(a)样品A,(b)样品B.(a)和(b)的插图分别为相应的Zn0纳米棒的选择区域电子衍射.图2透射电子显微镜照片2.2室温下的光致发光光谱图4显示了室温下两个ZnO粉末样品在325纳米激光的激发下的光致发光光谱.由图可见,两个样品都有两个发射峰,一个窄峰位于~3.2eV,一个宽峰位于~2.0eV.位于~3.2eV("--380nm)的近紫外峰来源于激子的复合发光[g],而位于2.0eV(~600nm)的峰来自于导带或浅施主能级与深能级缺陷的氧空隙间的复合发光[10。
.对于样品A和B,他们的可见发光对紫外发光积分强度的比分别是3.09和2.10.这说明,在这两个样品中有较多的深能级缺陷,这些缺陷导致了激子发射的猝灭和氧缺陷发射的增强.2.3温度依赖的光致发光光谱我们研究了样品A的温度依赖的光致发光光谱.样品A的激子发射能量随温度变化的散点如图5所示.随着温度的增加,样品A的激子跃迁能量都降低了.考虑到激子声子耦合,激子能量随温度的变化服从玻色一爱因斯坦方程m]:e(丁)=Eo-A/Eexp(OE/T)一1],(1)这里,£。
不同维度ZnO纳米结构的合成和光学性能研究的开题报告
不同维度ZnO纳米结构的合成和光学性能研究的开题报告题目:不同维度ZnO纳米结构的合成和光学性能研究一、研究背景和意义纳米材料因其独特的物理、化学和光学性质,成为材料科学和纳米技术领域的重要研究对象。
作为一种重要的半导体材料,氧化锌(ZnO)纳米结构因其特殊的光学性能、物理性质和化学特性,在光电子学、能量转换、生物医学、传感器等领域有着广泛的应用前景。
近年来,人们对ZnO纳米结构的研究不断深入,包括制备方法、物性研究等方面。
二、研究内容和方法本研究通过化学合成方法在不同条件下制备不同维度ZnO纳米结构,如球形、棒状、片状等,并通过XRD、SEM、TEM等方法对其形貌、晶体结构、尺寸和分布进行表征。
同时,通过光学实验对其吸收、荧光性能、激子寿命等进行测试分析,探讨不同结构对光学性能的影响。
三、研究意义和评价1.深入了解不同维度ZnO纳米结构的制备方法和光学性能,拓展其应用领域;2.为ZnO纳米结构的优化设计提供基础研究支持;3.为相关领域的理论研究提供实验数据支撑。
四、预期结果通过本研究,预期可以制备出形貌、大小、分布和晶体结构均一的不同维度ZnO纳米结构样品,并通过光学实验对其性能进行表征和分析。
本研究期望为ZnO纳米材料的相关领域研究提供新思路和参考。
五、研究进度安排第一年:1.文献调研和研究计划制定;2.熟悉化学合成方法,并对合成条件进行探究;3.对合成的ZnO纳米结构进行形貌和结构表征。
第二年:1.对ZnO纳米结构进行光学实验,探究其吸收、荧光性能、激子寿命等;2.通过数据分析,探讨不同维度ZnO纳米结构对光学性能的影响和规律。
第三年:1.总结分析实验结果,发表相关论文和学术报告.六、预期的困难和解决方案1.纳米结构的制备和表征需要复杂的实验操作和设备支持,需要在实验中不断探索和积累经验;2.对不同维度ZnO纳米结构的光学性能测试需要选择合适的实验方法和仪器,需要多次尝试和调整测量条件。
以上困难在实验中会不可避免地出现,但可以通过多与导师和同事交流协作、寻找适合的设备进行尝试等方式逐渐解决。
ZnO纳米结构的控制生长及其光电化学性能研究
ZnO纳米结构的控制生长及其光电化学性能研究李江南;张伟伟;苏玉成;王文忠【期刊名称】《中央民族大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(025)002【摘要】本文采用简单的低温油浴反应法制备了六方柱状短棒、六方柱状长棒和片层状自组装ZnO花状纳米结构.通过对反应温度、表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量等实验条件的控制,合成了形态可控的ZnO花状纳米结构.用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜对ZnO纳米结构的成分、尺寸和形态进行了表征分析.实验研究表明,表面活性剂PVP的用量和反应温度对ZnO纳米结构的形态产生显著影响,探讨了PVP的作用及ZnO纳米结构的生长机制.光电化学性能研究表明,ZnO纳米结构的形态对其光电化学性能具有显著影响.基于实验和分析,我们对不同形态ZnO花状纳米结构的光电化学性能作了合理的解释.本文所制备的ZnO 纳米结构在光解水制氢及环境污染水净化处理等清洁能源和环境治理领域具有潜在的应用前景.【总页数】6页(P86-91)【作者】李江南;张伟伟;苏玉成;王文忠【作者单位】中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081;中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081;中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081;中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】O645;O641【相关文献】1.p-ZnO∶(Ag,S)薄膜上生长ZnO纳米结构的研究 [J], 卢忠;魏高尧;鄢波;隋成华;蔡依辰2.溶液生长ZnO一维纳米阵列及其复合纳米结构的研究进展 [J], 张正国;李素平;方晓明3.ZnO纳米线阵列微米条带结构的尺度可控生长实验研究 [J], 侯文东;4.ZnO纳米管有序阵列与Cu2O纳米晶核壳结构的光电化学性能及全固态纳米结构太阳电池研究 [J], 郝彦忠;孙宝;罗冲;范龙雪;裴娟;李英品5.ZnO纳米线阵列微米条带结构的尺度可控生长实验研究 [J], 侯文东因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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第1期王鹛等:ZnO纳米棒的结构及其光学性质研究972结果与讨论
2.1样品表征
ZnO样品的X射线衍射结果如图1所示.可见样品A和B结晶性都很好.和X射线标准卡片相比较(卡片号:05--0664),这两个样品均为纯的六角结构.图1(a)中的衍射峰明显地比l(b)中的要宽,这说明样品A中纳米棒的平均结晶尺寸要比样品B中的小.
样品A和B的透射电子显微照片如图2所示.两个样品中都形成了ZnO纳米棒.而纳米棒的长径比随不同的制备条件的变化而变化.当前躯体溶液的pH值为8时(样品A),棒是直径为30nm长度为300nm.当前躯体溶液的pH值为13时(样品B),棒是直径变化很小但长度明显地变短了.因此,样品A中的纳米棒的长径比和样品B中的相比要大些.图2中的选择区域电子衍射插图进一步证明了,样品A中纳米棒的结晶要优于样品B中的.
两个ZnO样品的拉曼光谱如图3所示.位于332,383,438,583,987,1101和1154cm-1处的振动峰都出现在两条曲线中.所有这些峰的归属都是在对官能团的理论分析的基础上而得出的.我们对振动峰进行归属并将其和以往的报道结果相对比,可以看到我们对振动峰的测量结果和以往的结果是一致的‘6_8].
20/(o)
(a)样品A(b)样品B图1X射线衍射(a)样品A,(b)样品B.(a)和(b)的插图分别为相应的Zn0纳米棒的选择区域电子衍射.
图2透射电子显微镜照片
2.2室温下的光致发光光谱
图4显示了室温下两个ZnO粉末样品在325纳米激光的激发下的光致发光光谱.由图可见,两个样品都有两个发射峰,一个窄峰位于~3.2eV,一个宽峰位于~2.0eV.位于~3.2eV("--380nm)的近紫外峰来源于激子的复合发光[g],而位于2.0eV(~600nm)的峰来自于导带或浅施主能级与深能级缺陷的氧空隙间的复合发光[10。
.对于样品A和B,他们的可见发光对紫外发光积分强度的比分别是3.09和2.10.这说明,在这两个样品中有较多的深能级缺陷,这些缺陷导致了激子发射的猝灭和氧缺陷发射的增强.
2.3温度依赖的光致发光光谱
我们研究了样品A的温度依赖的光致发光光谱.样品A的激子发射能量随温度变化的散点如图5所示.随着温度的增加,样品A的激子跃迁能量都降低了.
考虑到激子声子耦合,激子能量随温度的变化服从玻色一爱因斯坦方程m]:
e(丁)=Eo-A/Eexp(OE/T)一1],(1)这里,£。
是0K下的激子能,A是比例系数,魄是爱因斯坦特征温度,T是绝对温度.通过拟合,样品A的拟合结果:e。
为3.230eV,A为0.16,@F为371K.以往报道的ZnO体材料或薄膜中自由激子的能量约为3.37eV显然£。
的值要比它小[121.目前的情况下,ZnO棒的晶格常数和标准的ZnO粉相接近,并且没有发生量子限域效应.因此,ZnO棒的带隙能或自由激子能量应该和体材料ZnO的值相接近,即3.37eV.虽然,我们的拟合在一个较窄的温度范围(78~290K)内进行的,而且Eo的值未必拟合的那么准确.但是,我们认为湿化学方法可以不可避免地引进各种各样的杂质,这些杂质将在产物中作为施主或受主.自由激子的能量
可以被这些杂质俘获并转化为束缚激子或缺陷态的发光.因此,我们倾向于把样品A中的主要激子峰归属。