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1、納米ZnO的分級(jí)結(jié)構(gòu)與微晶薄膜HierarchicalStructureandCrystalliteofNano-ZnO學(xué)科專業(yè)：集成電路工程研究生：崔航指導(dǎo)教師：張世林教授校外導(dǎo)師：王巍高級(jí)工程師天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一五年十二月摘要本文研究?jī)?nèi)容包括以常溫沉淀法制備的ZnO納米粉體和以溶膠-凝膠及旋涂法制備ZnO微晶薄膜兩部分。合成ZnO納米粉體的分級(jí)納米結(jié)構(gòu)，其研究思路是本著循序漸進(jìn)的原則用較簡(jiǎn)單的方法制備多種ZnO納米形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)而組裝成復(fù)雜結(jié)構(gòu)，由此在同一樣品中即可研究不同的納米形態(tài)結(jié)構(gòu)。掃描電鏡下觀測(cè)到納米ZnO的分級(jí)結(jié)構(gòu)為納米片
2、、納米針、納米棒以及由它們組裝而成的球形花狀結(jié)構(gòu)。花狀結(jié)構(gòu)的尺寸為2-3μm、納米片的平均尺寸為300nm，厚度為56nm，米針尖端的直徑大約為50nm，底端直徑為80nm，長(zhǎng)度大約為200nm。樣品的團(tuán)簇性強(qiáng)，分布不均勻。對(duì)納米ZnO的分級(jí)結(jié)構(gòu)的光致發(fā)光譜分析表明在395與530nm附近有明顯的發(fā)射帶，前者是激子帶隙復(fù)合引起的UV發(fā)射、后者對(duì)應(yīng)于缺陷引起的綠光發(fā)射。缺陷發(fā)光強(qiáng)度高于激子復(fù)合發(fā)光強(qiáng)度，這可能是由于在強(qiáng)堿環(huán)境下納米粒子表面吸附了“-OH”引起的。ZnO薄膜結(jié)構(gòu)的制備則以乙酸鋅為前驅(qū)體，乙醇胺為穩(wěn)定劑，乙二醇甲醚為有機(jī)溶劑制備溶膠溶
3、液，再經(jīng)過(guò)硅基片旋涂、熱處理等多步驟循環(huán)過(guò)程獲得了不同的膜厚及結(jié)晶狀況。光致熒光光譜表明，膜厚為73，110，197nm時(shí)對(duì)應(yīng)的紫外激子發(fā)射帶的中心位置分別在370，384，397nm處，呈現(xiàn)出由量子限域效應(yīng)引起的明顯藍(lán)移現(xiàn)象。此外還存在較弱的紫藍(lán)發(fā)射峰，分別位于456與475nm，452與469nm，452與471nm處。初步推測(cè)為薄膜結(jié)構(gòu)并不是完整的結(jié)晶體，而是由許多微晶構(gòu)成的，其晶粒的尺寸受膜厚影響。樣品無(wú)明顯的綠光峰，其猝滅的原因是由于有機(jī)物中與Zn原子鍵合的N原子因熱分解不完全未發(fā)生化合鍵的斷裂引起晶界電子耗盡區(qū)增大引起的。下一步將著
4、重研究退火等因素對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及其光電性能的影響，以期得到更確切的結(jié)果。關(guān)鍵詞：納米ZnO，分級(jí)結(jié)構(gòu)，微晶薄膜，光致發(fā)光AbstractTwopreparationmethodsandtheirproductsareinvestigatedinthisproject:oneissynthesizinghierarchicalnano-ZnOstructurethroughliquidphaseprecipitationinvolvingself-assemblingprocess;anotherispreparingmicrocrystalZnOt
5、hin-filmbysol-gelpreparationmethod.Fornano-hierarchyofZnOinpreparation,theideaissynthesizingvariousmorphologicalstructuresbysimplemethodinanorderlywayandstepbystep,andthuscomplicatednano-structuresareobtainedbytheirself-assembling,sovariousnano-morphologiescanbeinvestigatedi
6、nthesamesample.Nano-morphologiesofflakes,noodles,nodesandglobularflowersself-assembledbytheformersareinvestigatedbyscanningelectronmicroscopy(SEM).Theirsizesareacquiredasfollows:Thatofflowerstructuresis2-3μm,thatofflakesis300nmwith50nmthicknessinaverage,andthediameteris50and
7、80nmatthetipandbottomofnoodlesrespectivelywith200nmlength.Thesenano-structuresaggregateinclustermorphologieswithoutenoughdistribution.Thereexisttwobandsaround395and530nmobviously,whichcorrespondtotheexcitonrecombinationfromconductiontovalencebandinnearUVregionandthegreenemis
8、sionoriginofdefectlevelswithinbandgaprespectively.Theemissionattributedtode
