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1、Sn掺杂ZnO半导体纳米带的制备、结构和性能物理化学(WuliHuaxueXuebao)ActaPs.-Chim.Sin.,2007,23(1)55-58【Article】WWW.whxb.pku.edu.caSn掺杂ZnO半导体纳米带的制备,结构和性能陈红升齐俊杰黄运华廖庆亮张跃2(北京科技大学材料物理与化学系,新金属材料国家重点实验室,北京100083)摘要:在无催化剂的条件下,利用碳热还原反应气相沉积法制备出了高产率单晶sn掺杂ZnO纳米带.XRD和TEM研究表明纳米带为结晶完好的纤锌矿结构,生长方向沿[0001],EDS分析
2、表明纳米带中sn元素含量约为1.9%.室温光致发光谱(PL)显示掺锡氧化锌纳米带存在强的绿光发射峰和较弱的紫外发射峰,谱峰峰位中心分别位于494.8nm和398.4nm处,并对发光机制进行了分析.这种掺杂纳米带有望作为理想的结构单元应用于纳米尺度光电器件领域.关键词:Sn掺杂;纳米带;ZnO;光致发光;生长机理中图分类号:0649Synthesis,StructureandPropertiesofSn-dopedZnONanobeltsCHENHong—ShengQIJun—JieHUANGYun—HuaLIAOQing-Liang
3、ZHANGYue(DepartmentofMaterialsPsicsandChemistry;2StateKeyLaboratoryforAdvancedMetalsandMaterials,UniversityofScienceandTechnologyBeifing,Belting100083.P.R.China)Abstract:SinglecrystallineSn—dopedZn0nanobeltsweresuccessfullysynthesizedbythecarbonthermalreductiondepositi
4、onprocesswithoutusinganycatalyst.XRDinvestigationconfirmedthattheproductswerethewurtzitestructureofZnO.SEM,EDS,andTEManalysesshowedthattheSn—dopedZnOnanostructurescontainedabelt-likemorphologywithSndopingcontentabout1.9%,andthegrowthdirectionofnanobeltswasalongthe【00Ol
5、】direction.AweakUVemissionpeakataround398.4nmandastronggreenemissionpeakataround494.8nmwereobservedatroomtemperature.TheluminescencemechanismoftheSn/ZnOnanobeltswasalSOdiscussed.Thesenanobeltswerepromisingbuildingblocksforfabricationofnanoscaleoptoelectronicdevices.Key
6、Words:Sn—doped;Nanobelt;ZnO;Photoluminescence;GrowthmechanismZnO是重要的半导体氧化物,属于宽带隙II一Ⅵ族化合物,其激子结合能高(60meV),显着高于ZnS(40meV)和GaN(25meV)等半导体化合物,且作为一种透明导电材料,具有压电性,可以应用于光电器件,传感器,催化剂和复合材料等方面.近年来.准一维ZnO纳米结构材料由于具有独特的物理化学性能以及在纳米级光电器件方面潜在的应用前景而成为研究的热点.对一维ZnO纳米结构的制备,表征,性能及应用的研究已经取得了巨
7、大进展.利用热蒸发气相沉积,模板辅助生长,金属有机气相外延法,碳热还原法等成功获得了多种氧化锌纳米结构形态,包括纳米线m,纳米阵~lJ(81,纳米梳[91,纳米带【11101,纳米盘【11】,纳米电缆㈣以及其他纳米结构【l31,并且采用一维ZnO纳米结构已经构建了多种纳米器件.为了改善ZnO纳米材料的性能,除了控制材料的尺寸,结构外,通常采用第1Ⅱ,IV和V族元素如A1,Ga,In,Sn及sb等进行掺杂.目前,已获得了多种掺杂氧化锌纳米结构形貌[11.1¨9】,对掺杂后的光致发光,场发射特性和磁性的研究证实了掺杂对氧化锌纳米材料光,
8、电和磁性能有显着影响.sn作为重要的改性元素之一,其对氧化锌薄膜光性能的影响Received:July21,2006;Revised:August28,2006.EnglisheditionavailableonlineatWWW.s
