论文摘要
ZnO是新一代宽禁带、直接带隙的多功能II-VI族半导体材料。Zn0纳米材料在光电器件、表面声波和压电材料、场发射器件、传感器、紫外激光器、太阳电池等方面均具有广泛的应用前景。本文系统地研究了Zn0晶须的控制合成、生长机理及性能,采用简单的气相反应方法,实现了Zn0晶须形态和尺度的控制生长,制备出形态规则、结构均匀的各种Zn0晶须:一维Zn0纳米线、梳妆、花瓣状以及刺猬状Zn0纳米结构。利用扫描电子显微镜（SEM,JEOL-6360LV）和透射电镜（TEM）对实验中制备出的样品的形貌、尺寸和微观结构进行表征,用X射线衍射仪（XRD,MAC science M18X）对其结构和成分进行了分析.Zn0晶须生长的关键是控制成核和生长过程,而反应体系的工艺参数决定着成核和生长过程,最终影响Zn0晶须的形貌。刺猬状Zn0纳米结构经过两个步骤,先成核,然后生长纳米线,并发现在通入氧气之前形成的Zn液滴对辐射球状结构的形成起关键的作用;梳状纳米结构的形成先通过VS机制形成微米带,一侧的纳米线阵列通过自催化生长平行于（0001）极性面形成。对样品的光致荧光（PL）谱测量发现了位于390nm和495nm处的室温光致发光峰,分别对应紫外和绿光发射峰。对掺杂后的ZnO晶体结构、微观形貌、光学特性进行了表征和研究。采用场发射扫描电子显微镜（FSEM）对所得掺杂ZnO纳米材料进行微观形貌表征,结果表明一定量Mg的加入影响晶须的生长形貌。论文中选用氙灯激发,在不同激发波长作用下,观察到了室温下MgxZn1-x0纳米材料的光致发光(（PL）谱在紫外、蓝光及绿光范围内的发光情况。其中,每个PL峰对应于一个特定的激发波长。蓝色发光峰的强度较强,紫外发光峰的强度较弱。同时,在同波长的激发光的作用下,随着Mg含量的增大,Zn0纳米材料的紫外发射峰上出现了微弱的蓝移现象（即向高能位置移动）。我们分析认为,实验中所观察到的Zn0和MgxZn1-x0纳米结构的UV发光峰则是由自由激子辐射复合引起的。另外,样品的蓝、绿色发光峰与纳米材料制备中产生的缺陷有关。