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《準一維納米材料的氣相合成、結構表征及物性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、準一維納米材料的氣相合成、結構表征及物性研究摘要準一維納米材料在基礎科學研究和潛在的技術應用方面都非常重要，因此一維納米材料是當前納米材料科學領域舀勺前沿和熱點。準一維納米材刳可以用來建立納米級的電了線路和光子存儲器。探索和發(fā)展有效的合成這些準一維納米材料的方法是準維納米材料科學研究的基礎。本文在前人的T作基礎上，依據(jù)準一維納米材料的氣一液一固(VLS)和氣一固(Vs)生長機制，合成出準一維納米半導體材利(硫化物，氧化物納米線和納米同軸電纜)，觀察到了過去宏觀體系中術見到的一些新現(xiàn)象，與此同時，還討論了他們的生長機制，并對這些制備方
2、法進行丁覘律性的總結。本文的主要研究內容包括以下幾方面：1利用鍍有Au膜的單晶硅片作為生長納米線的襯底，采用簡單熱蒸發(fā)硫化鋅粉末的方法成功的合成了硫化鋅納米線。掃描電鏡和透射電鏡觀測表明這些半導體納米線是均勻的．但是納米線的排列是雜亂無章的。并且發(fā)現(xiàn)用丁收集納米線的單品硅片的放置位置列納米線的形貌有很大的影響：在硫化鋅蒸氣濃度較高的區(qū)域，所制備的硫化鋅納米線的表面比較粗糙；而在濃度較低的區(qū)域所收集的納米線的表面比較的光潔。這種現(xiàn)象表明作為催化劑的Au納米液滴中的硫化鋅的過飽和度高的時候，生長的納米線的表面粗糙，而飽和度較低的時候生長
3、的納米線的表面光潔。EDS研究表明，在硫化鋅納米線的端部和線體中都有Au元素的存在，這些Au元素是在納米線生長完成以后經過擴散由端部進入納米線的。P1．研究發(fā)現(xiàn)，制備的硫化鋅納米線有兩個明顯的發(fā)光峰，分別位于446nm和520nm，前者來源于表面的缺陷，而后者來源于Au原予的摻雜。2探索并發(fā)展了一種簡單而又高效的合成同軸納米電纜的方法：以納米線為先驅體，分兩步合成出硫化鎂一硫化鋅同軸納米電纜。掃描電鏡分析表明所制備的硫化鎂一硫化鋅同軸納米電纜與先驅體硫化鋅納米線在形貌上沒有太大的差別。高分辨透射電鏡觀測顯示所制各的產物是同軸納米電纜
4、的芯一殼結構。芯部由單晶的硫化鋅納米線構成，而在殼層是由多晶的硫化鎂構成。我們認為該方法是可以用來合成其他氧化物或硫化物的同軸納米電纜。3采用直接蒸發(fā)氧化鋅粉末和單質鋅的方法分別制備了氧化鋅納米線和四角針狀氧化鋅納米結構，并比較了他們的拉曼特性。研究發(fā)現(xiàn)四角針狀氧化鋅納米結構的生長機制不同于～般的VLS或VS過程，從晶體的生成角度認為其形成機制是：在高溫下，氧化膜包覆的鋅粉內部有很高的蒸氣壓，ZnO先形成立方品格的內核，再形成六方晶格的八面體核，再生長過程巾，八面體的(1l20)面逐漸被生長較快的(10—10)面所取代，從而在四個不
5、相鄰的面上生長出針狀體柬，最后形成完整的四角針狀氧化鋅納米結構[16一17]。氧化鋅納米線的生長機制即為典型的VL5機制。掃描電鏡研究發(fā)現(xiàn)：在直徑較睪R的納米線線體卜會生長出來一些短小的帶狀或線狀的納米結構，分析認為這些短小的納米結構是在納米線合成過程的后期有一些被蒸發(fā)的氧化鋅液滴附著在先t仁長出的納米線線體上形核生長而成。室溫拉曼譜在小波數(shù)區(qū)域有33lcm，377cm～．436cm一1和581cm_l等fJq個強峰，而在大波數(shù)區(qū)域有一個位于】l50CiTI一1的寬化的非列稱的拉曼峰。拉曼峰的寬化與晶格的膨脹有關。而在四角針狀氧化鋅
6、納米結構的拉曼譜中可以看出少了377cm—l的拉曼峰。缺少該峰的原因可能與四角針狀納米氧化鋅晶體結構的方向與入射激發(fā)光方向之間的角度可能缺少了337cm一1拉曼峰被激發(fā)所需的幾何關系。4采用低熔點會屬鎵作為溶劑，利用硅在金屬鎵中溶解度隨溫度的下降而減小的性質．在高溫時把硅粉溶解入金屬鎵中，在溫度下降的過程中溶解入余屬鎵的硅將析出來，而金屬鎵保持液體狀態(tài)，可以作為催化劑，制備了氧化硅的納米線。利用325nm波長的激光作為激發(fā)光源，研究了室溫下非晶Sj()2納米線的光致發(fā)光特性。氧化硅納米線在420hm核480nm處有兩個明顯的較窄的熒
7、光峰，在804nm處有一個相當寬的較弱的熒光峰。高能量的兩個pL峰是由配位數(shù)為2并且有2個未配對電子的si缺陷中心(OH一)的．在我們的樣品中，位于804nm處的很寬的熒光峰尚沒有文獻報道，其放光機制在研究中。通過以上11二作的開展，在準一維納米材料的制備科學和技術上有了一定推進。關鍵詞：半導體納米線，光致發(fā)光，拉曼。Vapor-phaseSynthesis，CharacterizationandPhysicsPropertiesofQuasi．-one·—dimensionalNanomaterialsAbstractResear
8、chonone，dimensionalnanostrncturehasbeenoneofthemostimportantfieldsandfocusofnanomaterialsbecauseoftheircontributionto
