取向ZnO/Cu2O异质结构纳米线阵列的制备及特性研究

论文摘要

近几年来在半导体材料的研究领域中,纳米氧化锌（ZnO）半导体材料一直是人们研究的热点问题,尤其是它的的应用研究。由于一维ZnO纳米材料在很多方面都有优异的特性,因此激发了人们很大的兴趣并进行不断探索,使得一维ZnO纳米材料的制备有了更新的发展。现如今制备ZnO纳米材料的方法多式多样,工艺比较简单,成本低廉,同时制备的一维取向ZnO纳米阵列经过测试表现出良好的光电性质。目前,对纳/微米尺度的ZnO异质结的研究受到科学家们极大的关注,它的研究为未来新型光电子器件的研发和制备提供实验和理论基础。本论文的主要工作如下:1、采用水热合成法,以氨水为反应溶液,温度设定为95℃,在金属Zn片上制备了一维纳米ZnO纳米阵列,利用物理和化学的方法对并它的形貌和结构进行了测试与研究。在实验过程中我们发现改变反应浓度、反应时间、反应温度等因素控制一维纳米ZnO纳米阵列的直径和长度,同时也探索了它的生长机理,其中包括ZnO成核和ZnO纳米线的生长两个阶段。这种方法与其他方法相比,反应温度较低、方便操作、无需催化剂,而且制备出来的纳米ZnO阵列在场发射、光学器件等方面具有很大的应用价值,有望应用于大规模的生产制备。2、以一维纳米ZnO纳米阵列为衬底,采用电化学沉积和浸镀两种方法制备ZnO-Cu2O纳米复合阵列。利用X射线衍射（XRD）,扫描电子电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对样品进行了分析和表征,我们会发现纳米阵列的表面变得比较粗糙,直径从20-60nm增加到约为30-60nm,并且在ZnO纳米线阵列的顶部还覆盖了Cu2O的生长核。我们还利用伏安法对样品的I-V特性进行测试和分析。测试结果表明,随着电压的增加,纳米复合阵列的衍射峰并没有出现明显的变化,晶格结构相对是稳定的。更值得注意的是,ZnO-Cu2O纳米复合阵列表现出较高的灵敏度,使得它在光电器件应用方面具有很大的潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 ZnO半导体材料
• 1.2.1 ZnO的性质
• 1.2.2 ZnO纳米材料的制备方法
• 1.2.3 纳米ZnO器件的广泛应用
• 2O'>1.3 P型半导体材料-Cu₂O
• 2O的性质'>1.3.1 Cu₂O的性质
• 2O的制备方法'>1.3.2 Cu₂O的制备方法
• 1.4 本论文的研究目标
• 1.5 论文的研究意义和内容
• 第二章 用水热合成法制备取向ZnO 纳米线阵列及特性分析
• 2.1 ZnO纳米线的制备
• 2.1.1 实验部分
• 2.1.2 表征与分析
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 一维ZnO阵列的形貌分析
• 2.2.2 一维ZnO纳米线的结构分析
• 2.2.3 一维ZnO纳米线的光谱分析
• 2.2.4 一维ZnO纳米线的生长机制和影响因素
• 2.3 小结
• 2O 纳米PN 结复合阵列的制备及特性研究'>第三章 取向ZnO-Cu₂O 纳米PN 结复合阵列的制备及特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.3 测试与表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 形貌分析与讨论
• 3.4.2 复合阵列样品的XRD结构分析
• 3.4.3 样品的光致发光（PL）特性与分析
• 3.4.4 样品的电学及光响应特性分析
• 3.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢