纳米结构氧化锌的掺杂特性研究

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1、分类号：O43学号：201500357005硕士学位论文纳米结构氧化锌的掺杂特性研究StudyonDopingCharacteristicsofNanostructuredZnO研究生姓名：王庆娥指导教师：张骏教授学科门类：理学专业名称：光学论文提交日期：2018年3月30日烟台大学硕士学位论文摘要ZnO在室温下具有直接宽禁带隙（3.37eV）和高激子结合能（〜60meV），在光电子等应用领域被认为是一种很有前景的材料。目前，对于纳米材料ZnO的掺杂成为各学者争相研究的热点。掺杂技术是ZnO纳米

2、材料研究的重点和核心，掺杂剂的选择，是ZnO纳米器件走向应用的重要环节。本文利用热蒸发法，制备纳米ZnO，并研究掺杂对其特性的影响。主要内容可概括为以下几个方面：（1）利用热蒸发法，制备纳米量级ZnO，探究升温速率对其形貌和发光特性的影响。研究发现，制备的氧化锌为六角纤锌矿结构，升温速率越快，样品的顶端越尖锐，样品的发光光强越强，晶体的结晶质量越好。（2）热蒸发法能成功合成ZnO:Li，因有Si衬底上金粒子的存在，陶瓷舟内+的样品遵循VLS和VS两种生长机理。此外，Li的掺杂能引起ZnO晶格的微

3、小畸变，ZnO:Li的室温PL谱表明纳米ZnO:Li有着弱的紫外发光和517.8nm处的强的深能级发光，用Guass多峰拟合的方法研究了可见光区域的发光特性，最后通过分析ZnO:Li的变温PL谱，探究了ZnO:Li在近边带处的发光来源。（3）稀土金属元素具有独特的壳层结构和发光特性，本章节中选择氧化铕作为掺杂剂，合成了纳米ZnO:Eu。经研究表明，合成的样品大多短小而呈堆积状排布。Raman光谱证明了ZnO:Eu依然为六角纤锌矿结构，通过对ZnO:Eu的57常温PL谱线分析，得出样品发红光主要是

4、铕离子壳层外电子以D0F2跃迁导致的。关键词：纳米氧化锌；掺锂氧化锌（ZnO:Li）；掺铕氧化锌（ZnO:Eu）；结构特征；形貌表征；拉曼光谱；发光特性III烟台大学硕士学位论文AbstractZnOisapromisingmaterialforoptoelectronicapplicationsduetoitswidebandgap(3.37eV)andhighexcitonbindingenergy(~60meV)atroomtemperature.Atpresent,thedopingo

5、fZnOnanomaterialshasbecomeahottopicamongscholars.DopingtechnologyisthekeyoftheresearchofZnOnanomaterials.TheselectionofdopantsisanimportantlinkintheapplicationofZnOnanodevices.Inthispaper,nano-ZnOwaspreparedbythermalevaporation,andtheeffectofdopingon

6、itspropertieswasstudied.Themaincontentsofthispaperareasfollows:(1)NanostructuredZnOwaspreparedbythermalevaporation,andtheeffectofheatingrateonitsmorphologyandluminescentpropertieswasinvestigated.ItisfoundthatthepreparedZnOhasahexagonalwurtzitestructu

7、re.Increasingtheheatingratecaneffectivelychangethemorphologyofthepreparedsample,promotetheluminescenceofthesample,andimprovethecrystalqualityofthecrystal.(2)Nano-ZnO:Licouldbesuccessfullysynthesizedbythermalevaporation.Becauseoftheexistenceofgoldpart

8、iclesfromSisubstrate,therearetwogrowthmethodsofpreparedsampleintheceramicboat,VLSandVS.Inaddition,thedoping+ofLicancauseaslightdistortionoftheZnOlattice.TheroomtemperaturePLspectraofZnO:LishowthatthenanoZnO:Lihasweakultravioletluminescenceandstrongde