LB基底上生长ZnO纳米棒的研究

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1、硕士学位论文LB基底上生长ZnO纳米棒的研究STUDYONTHEGROWTHOFZnONANORODSONTHELBSUBSTRATE韩帅哈尔滨工业大学2011年6月国内图书分类号：O61学校代码：10213国际图书分类号：546密级：公开理学硕士学位论文LB基底上生长ZnO纳米棒的研究硕士研究生：韩帅导师：唐冬雁教授申请学位：理学硕士学科：无机化学所在单位：理学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O61U.D.C.:546DissertationfortheMasterDegree

2、inScienceSTUDYONTHEGROWTHOFZnONANORODSONTHELBSUBSTRATECandidate:HanShuaiSupervisor:Prof.TangDongyanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceSpecialty:InorganicChemistryAffiliation:SchoolofScienceDateofDefence:June,2011Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechn

3、ology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要六方晶系结构的ZnO是一种重要的宽禁带氧化物半导体材料，室温下带隙宽度为3.37eV，并且具有较大的激子束缚能(~60meV)，容易与其他类型的半导体材料实现集成化使用。在基底上高度规则有序生长的ZnO一维纳米结构可以用来制作表面声波仪、透明电极和短波激光器等功能器件，特别是在室温下发现ZnO纳米棒具有光致紫外发光的性能，因而高质量择优取向ZnO纳米棒的生长研究意义明显。采用Langmuir-Blodgett（LB）技术，在玻璃基底上获得均匀的ZnO薄膜，确定了ZnO薄膜的制备工艺参数：在

4、亚相溶液浓度为0.10mol·L-1，滑障速度约为5mm·min-1，铺展液静置时间为10~30min，铺展量为80μL，转移膜压为28mN·m-1~32mN·m-1，基片提拉速度4mm·min-1~6mm·min-1的条件下，能够得到转移比在1.0附近的硬脂酸/Zn2+复合LB膜。经高温退火处理后可以得到ZnO薄膜。XRD测试结果表明硬脂酸/Zn2+复合LB膜结晶度较低，无ZnO的特征衍射峰，经过退火处理后制得的薄膜为ZnO晶体薄膜，呈六方晶系结构，且结晶度高。SEM表征结果显示，通过LB技术制备的ZnO薄膜表面光滑平整、颗粒尺寸

5、均匀。UV-Vis结果说明，纳米ZnO薄膜在266nm左右和在360nm左右有吸收峰，当薄膜层数变化不大的情况下，薄膜对光的吸收强度变化也不大，说明制得的薄膜各层之间及每个膜层都是均匀的。以LB技术获得的ZnO薄膜为种子膜，采用溶液法在ZnO种子膜上生长ZnO纳米棒，探讨了种子膜拉膜层数、加热环境、生长温度、生长时间、生长液浓度等因素对生长ZnO纳米棒的影响。XRD检测结果表明，制得的ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构，结晶度高，沿（002）晶面择优取向性良好。SEM观测结果表明，可以通过调节各影响因素值，获得高度定向生长、排列规则紧密、

6、直径尺寸均匀以及长径比稳定的ZnO纳米棒。UV-Vis透光光谱表征结果表明，纳米棒阵列结构对ZnO光学性能有较大的影响，当ZnO纳米棒沿C轴方向择优取向性较好、表面粗糙度较低的时候，可见光在纳米棒阵列中的反射减少，使得透光率增大。即良好的纳米棒阵列结构能够有效的提高ZnO材料的光学性能。关键词：LB技术；溶液法；择优取向生长；ZnO纳米棒-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractZnOwithhexagonalstructureisanimportantwideband-gapoxidesemiconductorwhich

7、hasaband-gapof3.37eV,andalargeexcitonbingingenergyof60meVatroomtemperature.Somesemiconductorscanbeintegratedwithiteasilytoformapplicablematerials.One-dimensionalnanostructureZnOmaterialswhichgrowthonsubstrateinordercanbeappliedinsuchfieldsofsurfaceacousticwavedevice,tr

8、ansparentelectrodes,shortwavelaseetal.ZnOnanorodshastheabilityofultravioletlasingatroomtemperature.Especially,itwasfo