低维氧化物纳米材料的制备及光学性质研究

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1、摘要本论文采用化学气相沉积法制备了氧化硅和氧化铋纳米材料，所制备的纳米材料包’括多种形貌特征：一维纳米线、四棱柱状纳米棒、纳米海藻结构、纳米彗星结构、纳米灯笼结构、纳米红细胞结构和纳米指环结构。采用水热法制备了钽酸钾八面体纳米晶。利用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、光致发光(PL)等对这些纳米材料的形貌特征、微结构、组分和光学性能进行了表征。主要研究结果如下：采用化学气相沉积法，通过调整工艺参数制备了大量的非晶的氧化硅纳米线、纳米海藻结构、纳米彗星结构、纳米灯笼结构等具有不同形状特征的纳米材料。研究了这几种纳米结构的形貌特征。认为

2、它们的生长遵循溶液一气相一固相(SLS)生长机理。系统分析了工艺条件：气压、气体流量和金膜厚度对多种纳米结构的形成以及形貌的影响。非晶氧化硅纳米结构在470nln处有一发光峰，被归因子中性的氧空位(兰Si．Si兰)。并且非晶氧化硅的PL发光峰与其形貌无关。采用化学气相沉积法制备了氧化铋四棱柱状纳米棒。透射电镜观察表明氧化铋纳米棒是单晶。氧化铋纳米棒的生长遵循气相一液相一固相(VLS)机制。氧化铋纳米棒在393nm和418nlTl处有两个发光峰，分别归因于Bi203纳米棒的带隙发射峰或近带隙发射峰及禁带内的缺陷能级的跃迁以及表面态的缺陷有关。采用水热

3、法制备了边长为500n．tn的规则八面体KTa03烧绿石相纳米晶。KTa03纳米晶的带隙能约为4．06eV。拉曼光谱分析表明振动模的频率发生“红移”和宽化，这可能是由KTa03纳米晶的缺陷和弱量子限域效应引起的。在室温下，KTa03纳米晶在490nm处有一蓝色发光带，被归因于氧空位。关键词：纳米结构；制备；形貌；生长过程；光致发光AbstractInthisdissertation，Si02andBi203nanostrctureshavebeensynthesizedthroughchemicalvapordepositionmethod．The

4、preparednanostrcturesincludeone—dimensionalnanowires，quadrangularprimaticnanorod，seaweed—likenanostrcture，comet—likenanostrcture，lantem—likenanostrcture，erythrocyte—likeandring-likenanostrcture．Potassiumtantalitenanocrystallinewithoctahedralmorphologiesweresynthesizedbyhydroth

5、ermalroute．Themorphologies，microstructures，componentofthesenanostructuresandopticalpropertieshavebeencharacterizedbyfieldemissionscanningelectronmicroscopy(SEM)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)andPhotoluminescence(PL)．LargequantitiesofamorphousSi02nanomaterialshavebeensynth

6、esizedunderdifferentgrowthconditionsbychemicalvapordeposition(CVD)．Thepreparednanostrcturesincludeone．dimensionalnanowires，seaweed-likenanostrcture，comet·likenanostrcture，lantern-likenanostrctureandSO011．ThemorphologiesoftheseSiOznanostructureshavebeencharacterized．Thegrowthof

7、thenanostructuresiscontrolledbyasolution—liquid-solid(SLS)mechanism．Theinfuenceofthefactorsincludingpressure，gasflowandthicknessofAufilmonmorphologiesofthenanostructureshasbeenstudied．AmorphousSi02nanomaterialshaveabluelightemissionbandpeakingat470衄whichattributetotheoxygenvac

8、ancies．Bi203quadrangularprimaticnanorodshavebeenpreparedbyCVD