ZnO納米片的制備及光學(xué)性質(zhì)研究-論文.pdf

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1、第5卷第6期南陽理工學(xué)院學(xué)報V01．5No．62013年11月JOURNAL0FNANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGYNOV．2Ol3ZnO納米片的制備及光學(xué)性質(zhì)研究石明吉，李壯輝，曹原，李雙(南陽理工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院河南南陽473006)摘要：本文利用化學(xué)浴沉積法制備了片狀氧化鋅納米粒子。在室溫下，利用x射線衍射譜，掃描電鏡和光致發(fā)光譜對氧化鋅納米片進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，氧化鋅納米片最強(qiáng)的衍射峰與<001>晶面相對應(yīng)，顯示出與普通氧化鋅不同的明顯的擇優(yōu)取向；片狀氧化鋅的尺寸為1000nm

2、×600nm×60nm；結(jié)果顯示，剛制備的氧化鋅的光譜包括一個紫外發(fā)光峰和一個藍(lán)綠發(fā)光峰。片狀氧化鋅的生長分兩個階段：第一階段，大量的乙酸鋅前驅(qū)體在75℃通過水熱分解反應(yīng)沉積為氧化鋅；第二階段，氧化鋅在低溫下溶解，也稱為老化階段。關(guān)鍵詞：氧化鋅納米片；光致發(fā)光；化學(xué)浴沉積；生長機(jī)制用醋酸鋅和無水乙醇配置均勻透明的0．025M0前言拉膜溶液。用自制的拉膜機(jī)將處理過的硅片垂直慢慢浸人種子液中，充分浸漬5—10S后，勻速拉出，在氧化鋅是一種新的重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料，空氣中充分晾干之后備用。拉膜速度保持在0．1～帶隙高

3、達(dá)3．3eV，這使得氧化鋅被廣泛應(yīng)用于光電0．2mm／s。拉膜過程結(jié)束后，將樣品放入干凈干燥器件，電子器件，聲表面波器件，傳感器，紫外激光，的蒸發(fā)皿中，在鼓風(fēng)爐中在100cI=下處理1h，然后放太陽能電池等領(lǐng)域¨。入馬弗爐中在250cc溫度下燒結(jié)2h。自然冷卻到室迄今為止，文獻(xiàn)報道了許多種氧化鋅納米結(jié)構(gòu)，溫后取出，便得到了覆蓋有ZnO納米種子膜的襯底。包括一維，二維和三維的不同結(jié)構(gòu)，如：納米線，納米以醋酸鋅為原料，以六亞甲基四胺為催化劑，按棒，納米帶，納米環(huán)，納米管，納米片和其他一些新奇等摩爾比配制0．005mo

4、l／L和0．025mol／L的生長的結(jié)構(gòu)。由于氧化鋅納米片具有大的表面體積比，溶液。將覆蓋有ZnO種子膜的基片垂直放人上述因此二維氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的制備，如片狀納米結(jié)構(gòu)生長溶液中，在75c【=的恒溫水浴鍋中反應(yīng)4h。然的制備，對構(gòu)建功能納米器件具有重要意義。后，在原生長液中在室溫下腐蝕7d后取出、洗凈、在本文中，我們報道一種通過化學(xué)溶液沉積法晾干，依次得到樣品A和B。在覆蓋有氧化鋅種子層的硅襯底上大規(guī)模制備單晶采用掃描電子顯微鏡對樣品進(jìn)行了形貌分析：二維氧化鋅納米片網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法。詳細(xì)研究了氧采用D8ANVANCE

5、型x射線多晶衍射儀進(jìn)行微結(jié)化鋅納米片的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性。對氧化鋅納米片的構(gòu)分析：采用CaryEclipse熒光分光光度計測試了氧生長機(jī)理進(jìn)行了討論?；\納米片的光致發(fā)光譜。1實(shí)驗(yàn)2結(jié)果與討論襯底是P型(100)取向的單晶硅片，其電阻率2．1SEM圖像為1～3Q·cm。硅片在使用之前應(yīng)先用硫酸和雙采用掃描電子顯微鏡對樣品進(jìn)行了形貌分析，氧水(體積比為1：3)的混合液處理以去除表面的雜結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，剛制備的樣品形貌質(zhì)并使基體表面羥基化。接著用蒸餾水沖洗去除表差別很大：在0．005M的反應(yīng)液中生成的是氧化鋅

6、面酸液和雜質(zhì)，并用蒸餾水超聲清洗10min；然后將薄膜，而在0，025M的反應(yīng)液中生成的是氧化鋅納硅片干燥并放入丙酮中超聲清洗15rain；接著，用大米片。圖1(a)顯示樣品A是氧化鋅薄膜，表面散布量蒸餾水沖洗干凈，待硅片干燥后將其放入無水乙著少量的氧化鋅團(tuán)簇；圖1(b)顯示樣品B是高密度醇中，超聲清洗10min；最后，將硅片用蒸餾水沖洗的片狀結(jié)構(gòu)，納米片的平均尺寸為0．1～2am，厚度干凈，干燥備用。為60～80nnq。作者簡介：石明吉(1974一)，男，博士，副教授，主要研究方向：納米材料與太陽能電池。E·m

7、ail：shimingji05@163．con第6期石明吉等：ZnO納米片的制備及光學(xué)性質(zhì)研究圖3(a)顯示，室溫下被氙燈325nm波長激發(fā)上大面積制備了二維氧化鋅納米片結(jié)構(gòu)。溶液濃度后，剛制備的氧化鋅薄膜的光致發(fā)光譜含有兩個發(fā)對樣品結(jié)構(gòu)影響巨大。利用掃描電鏡和x射線衍光帶，峰值位于378nm的紫外發(fā)光帶和峰值位于射儀研究了樣品的表面形貌和微結(jié)構(gòu)，利用光致發(fā)435nm的藍(lán)一綠發(fā)光帶。圖3(b)顯示，剛制備的光譜研究了樣品的光學(xué)特性，討論了氧化鋅納米片氧化鋅納米片的光致發(fā)光譜也含有兩個發(fā)光帶，峰的生長機(jī)制。值位于3

8、79am的紫外發(fā)光帶和峰值位于463lq_m的參考文獻(xiàn)藍(lán)一綠發(fā)光帶。紫外發(fā)光一般起源于自由激子之間的直接復(fù)[1]范學(xué)運(yùn)，王艷香，余熙．Zno納米片生長過程的研究合，被稱為近帶邊發(fā)射(NBE)¨?？梢姽獍l(fā)射來源[J]．硅酸鹽通報，2009(28)：374—378．[2]范學(xué)運(yùn)，王艷香，章義來．片狀納米氧化鋅的制備及其于氧化鋅晶體中的雜質(zhì)和結(jié)構(gòu)缺陷(氧空位和鋅填光學(xué)性能的研究