ZnO纳米粒子的制备及其表面光电特性的研究

论文摘要

ZnO作为一种宽禁带,高激子结合能的氧化物半导体,以其优越的磁、光、电以及环境敏感等特性而广泛地应用于透明电子元件、UV光发射器、压电器件、气敏元件以及传感器等领域。ZnO本身晶格结构特点决定了在众多的氧化物半导体中是一种晶粒形态最丰富的材料。各种形态、维数的ZnO纳米材料的制备和应用目前已在世界范围内受到了人们极大的关注。通常半导体器件的性能取决于半导体微纳区域表面和界面的电子结构和电荷转移行为。因此,无论从理论研究还是实际应用方面来看,从根本上认识不同尺寸、维数半导体材料其微纳区域表面和界面的电子行为以及外界环境对其光电特性的影响是十分必要的。本论文的工作首先是进行各种尺寸、维数ZnO纳米粒子的合成,其次重点研究了零维纳米粒子、一维纳米棒以及三维花状与微球状纳米材料的表面光伏性质,首次在SPS和FISPS中观察到ZnO量子点的光生电荷量子限域效应。然后我们通过研究氧气吸附对于ZnO纳米粒子表面光伏特性的影响,揭示了其光电与光致发光特性间内在关系。这些研究内容为ZnO功能材料的应用提供了必要的实验依据与理论基础。

论文目录

• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.1.1 半导体材料的发展历程
• 1.1.2 纳米半导体材料的研究进展
• 1.2 ZnO 简介
• 1.2.1 ZnO 纳米材料的物理性质
• 1.2.2 ZnO 纳米结构的合成方法
• 1.3 ZnO 的研究进展
• 1.3.1 不同形态ZnO 晶体的合成
• 1.3.2 一维ZnO 纳米结构的研究进展
• 1.3.3 ZnO 光致发光特性研究
• 1.4 半导体纳米粒子的量子限域效应
• 1.5 表面光生电荷性质的研究
• 1.6 本论文的立题思想和主要内容
• 参考文献
• 第二章 零维ZnO 量子点光生电荷量子限域特性的研究
• 2.1 溶胶-凝胶法球形ZnO 纳米粒子制备及其表征
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.2 ZnO 量子点量子限域效应的研究
• 2.2.1 ZnO 量子点在SPS 中量子限域效应的解析
• 2.2.2 ZnO 量子点在FISPS 中量子限域效应的解析
• 2.3 不同粒径ZnO 纳米粒子表面光电特性的研究
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 一维ZnO 纳米结构光生电荷转移行为的研究
• 3.1 ZnO 纳米棒的制备及其表征
• 3.1.1 实验部分
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.1.3 ZnO 纳米棒表面光电压谱解析
• 3.1.4 外场对ZnO 纳米棒表面光电响应的影响
• 3.2 ZnO 纳米针和纳米线的制备及其表面光伏特性的研究
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.3 零维与一维ZnO 纳米结构表面光电特性的比较
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 氧气对ZnO 纳米粒子表面光伏响应及光致发光的影响
• 4.1 实验部分
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 自建场是ZnO 纳米粒子光伏响应的主要动力
• 4.2.2 ZnO 纳米粒子表面光伏与光致发光关系的研究
• 4.2.3 氧气吸附对ZnO 纳米粒子FISPS 影响的研究
• 4.3 小结
• 参考文献
• 第五章 三维ZnO 纳米晶体的合成及其表面光电特性的研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 试剂及其测试仪器
• 5.1.2 花蕾状以及雪花状ZnO 的制备
• 5.2 结果与讨论
• 5.3 小结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 中文摘要
• 英文摘要