微纳结构半导体材料的制备研究

论文摘要

作为本世纪最有前景的材料,纳米材料备受关注。半导体纳米材料由于表现出有别于传统材料的优良的物理和化学性质,在电子材料、陶瓷材料、生物工程、化学工程、医学等许多领域都显示出巨大的应用潜力,已引起了国内外学者的极大关注。本研究拓展了固相化学反应及熔盐技术在一维纳米材料制备中的应用。首次利用Zn（NO3）2、PEG-400、NaCl等实验原料,采用室温固相合成和熔盐技术相结合的方法,制备了ZnO一维纳米结构,为其在器件中的应用奠定了一定基础。用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等分析手段对样品的形貌、结构等进行了表征。对其反应机理进行了初步探索。考察了各种实验条件对纳米产物形态的影响,结果表明,分散剂在整个反应体系中质量分数为10%,可以起到很好的分散效果;ZnO籽晶在不同种类的熔盐环境内可生长成为不同形态的纳米结构,NaCl-KCl、NaCl-NaNO3熔盐体系适宜的热处理温度分别为650℃、350℃;热处理时间为60min;ZnO籽晶和复合熔盐最佳摩尔比为1:2。本研究创造性地将熔盐技术与高分子络合法相结合,以Mn（CH3COO）2、聚乙烯醇、NaCl等为实验原料,制备出Mn2O3纳米棒,并进行表征、分析,结果表明,制备的氧化锰纳米棒为六面长柱体,直径大约在60～100nm,纯度高,分布均匀;对Mn2O3纳米棒的生长过程中,高分子聚合物（聚乙烯醇）、复合熔盐等所起的作用进行了分析。结果表明,聚乙烯醇溶剂质量分数为4%,可以保证产物尺寸的稳定性;熔盐为纳米颗粒的自生长提供了稳定的液态环境,促进了产物一维定向生长;合适的升温机制是纳米产物长成一维结构的关键。本文中采用的方法操作方便,设备简单,尤其是实现了ZnO等半导体纳米结构的定向生长,为制备其它高纯度半导体纳米材料开拓了思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 纳米科技的概念和内涵
• 1.1.2 纳米科技的发展
• 1.2 纳米材料制备技术
• 1.2.1 化学气相沉积法（CVD）
• 1.2.2 激光烧蚀法
• 1.2.3 水热法
• 1.2.4 溶胶-凝胶法
• 1.2.5 固相法
• 1.3 纳米材料的性质与应用
• 1.3.1 纳米材料的性质
• 1.3.2 应用
• 1.4 本论文研究背景及主要研究内容
• 第二章 熔盐辅助固相合成ZnO纳米结构
• 2.1 实验原理
• 2.1.1 固相反应
• 2.1.2 熔盐技术
• 2.1.3 纳米颗粒的团聚与分散
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂、仪器设备
• 2.2.2 实验过程
• 2.3 ZnO纳米产物表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 ZnO纳米籽晶的制备
• 2.4.2 熔盐介质对纳米产物的影响
• 2.4.3 热处理时间和温度对纳米产物的影响
• 2.5 ZnO纳米结构形成机理探讨
• 2.5.1 ZnO纳米籽晶合成机理
• 2.5.2 纳米棒生长机理
• 2.6 本章小结
• 第三章 熔盐辅助合成氧化锰一维纳米结构
• 3.1 实验
• 3.1.1 实验试剂、仪器设备
• 3.1.2 实验过程
• 3.2 样品的表征、分析
• 3.3 形成机理分析
• 3.3.1 聚乙烯醇的作用
• 3.3.2 NaCl-KCl复合熔盐的作用
• 3.3.3 温度对纳米产物的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 总结与展望
• 4.1 总结
• 4.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢