zno纳米带的光学性能研究

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1、摘要：ZnO作为一种重要的宽带隙半导体材料，具有较好的光学性能。ZnO纳米带以其统一的几何尺寸，较少的线缺陷，作为特殊的纳米材料，展现了其独特的性质。本文综述了ZnO纳米带的制备方法，掺杂不同物质对其光学性能的影响，也对当前对ZnO纳米技术的研究与应用做了简要介绍，并对其今后的研究进行了相应的展望。关键词：ZnO纳米带光学性质Abstract：ZnOisanimportantwidebandgapsemiconductormaterialwithspecialopticalproperties.ZnOnanobeltswithitsuniformgeometry,

2、lesslineardefects,asthespecialnanomaterial,demonstrateditsuniquecharacter.ThispaperreviewsthemethodsofsynthesizingZnOnanobelts,dopedopticalpropertiesofdifferentsubstancestotheirdifferenteffects,butalsoonthecurrentoftheZnOnanotechnologyresearchandapplicationofabriefintroduction,andthef

3、utureprospectsforresearchaccordingly.朗显示对应的拉丁字符的拼音 字典Keywords：ZnOnanobeltsopticalproperties1引言ZnO是典型的直接带隙宽禁带半导体材料，室温下的带隙宽度为3.37eV，具有较高的激子束缚能(～60meV)，保证其室温下紫外激光发射[1]。ZnO作为一种继GaN蓝光二极管诞生以来倍受瞩目的宽禁带直接带隙半导体，在紫外、蓝绿、黄红等波段都观察到光发射现象[2]。1990年，日本科学家Iijima发现了碳纳米管，这种一维的纳米结构显示出了优异的电学和机械性质[3]。通过对其不同纳

4、米结构的研究，引发了人们对一维纳米结构的研究热潮。现在可通过气相法、水热法、溅射法[4]、共沉积法、热蒸发法[5]、喷雾热解法[6]等方法，能制备出ZnO纳米棒、纳米线、纳米管、纳米带等一维纳米结构[7]。ZnO纳米带自从2001年首次被合成以来，便引起了科学界广泛的关注，被称为继碳纳米管后的又一重大发现。对于准一维的ZnO纳米带，其结构与一维的纳米线不同，因此产生的量子效应也不同。为了进一步改善ZnO纳米材料的性能,我们通常采用第III、IV和V族元素等进行掺杂。本文综述了ZnO纳米带中参杂In、Sn等物质对光学性能的影响，ZnO纳米带的相关应用并对其前景进行展

5、望。2ZnO纳米带的制备ZnO纳米带作为一种研究和应用前景非常好的材料，其制备方法有很多，目前主要有气相法、水热法、磁控溅射法、热氧化法、喷雾热解法等方法。2.1气相法2001年王中林教授研究小组首次通过热蒸发法制备出ZnO、SnO、In2O3和CdO纳米带[8]。在ZnO的制备过程中没有使用任何催化剂，把纯度99.9﹪的ZnO粉末放在Al2O3管中，再把A1203管放置在石英管炉子中进行加热。温度控制在1400℃，蒸发时间2h，在常压下通入氩气，氩气的气压为300Torr，流速为50cm3·min-1。将蒸发的产物沉积到放置在Al2O3管末端的Al2O3片上，呈

6、白色羊毛状。他们通过SEM观察，发现产物中包含大量的线状纳米结构，长度从几十到几百微米。又通过扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDS）分析证实产物为纤锌矿结构的ZnO。通过透射电子显微镜（TEM）图像显示了这种ZnO纳米结构呈带状，沿长度方向具有一致的宽度，其横截面呈矩形，宽度为10～30nm，宽厚比大约为5，如图1所示为ZnO纳米带的TEM图像。通过高分辨率电子显微镜（HRTEM）图像和电子衍射分析，发现ZnO纳米带具有均匀的单晶结构，纳米带表面非常干净，几乎没有缺陷和断层。他们等认为气-固生长模式（V-S）比较适合ZnO纳米带的生长，即在高温区域ZnO粉末蒸发

7、形成气体，到低温区域后直接沉积到基底上长成了带状的结构。由于纳米带的规则几何形状和极少的缺陷以及ZnO的优良性质，王中林教授等预言ZnO纳米带是研究低维的输运现象和制作功能器件的理想材料。图1ZnO纳米带的TEM图片[8]2002年JunZhang等人同样利用化学气相沉积的方法制备了ZnO纳米带[9]。实验方法和装置与王中林教授等人采用的相同，但不同的是，JunZhang等人利用ZnC12作为原料，通入的氩气中混合了氧气，使实验温度降到了700℃，得到的产物(ZnO纳米带)长度从几十到几百微米，有的甚至达到毫米量级，宽度从几十到几百纳米，宽厚比值为2～10。他们通

8、过TEM和