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复合氧化物纳米结构的合成与表征

作　者: 周茹莉
导　师: 孔向阳
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 共热蒸发法 复合氧化物 纳米结构 结构表征 生长机理 光谱特性
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


ZnO、SnO2、In2O3作为优异的宽禁带半导体材料,在光电领域中具有广阔的应用前景,成为近来的研究热点之一。其中,ZnO/SnO2、ZnO/In2O3等复合氧化物纳米结构的研究,受到越来越多的关注。本文采用共热蒸发法,分别以ZnO/ In2O3、ZnO/SnO2混合粉末为原料,制备出了多种形貌的复合氧化物纳米结构。通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）、显微拉曼/光致发光光谱仪等手段,对合成产物的形貌、成分、晶体结构和性质进行表征,并探讨了合成产物的生长机理。本文的主要结果如下:1)以ZnO/ In2O3混合粉末为原料,在Al2O3与Si 111基片上,生长出了ZnO/ In2O3复合氧化物纳米环结构。实验结果表明,实验中合成的纳米环分为两类,一种是纳米环的上下表面为极性面,另一种是纳米环的内外表面为极性面。纳米环的生长机理均为气固生长机理,ZnO与In2O3在高温下蒸发,分解成Zn、In、O等气相物。在低温下气相物重新氧化复合,形成侧面为极性面的纳米带,纳米带再按照不同的方向绕成纳米环。光致发光光谱表明,纳米环在373-380nm区域内有很强的紫外峰,而在可见光区域发光峰较弱。2)以ZnO/SnO2混合粉末为原料,在Al2O3基片上,生长了形状各异的ZnO/ SnO2复合氧化物纳米结构,如纳米梳、纳米线、纳米电缆结构。不同纳米结构的形成与初始的ZnO/SnO2原料配比有关。其中,纳米梳、纳米线是以Sn为催化剂按照气液固生长机制生长的,而纳米电缆结构是按照气固生长机制生长的。通过EDS、拉曼、TEM等手段的分析,发现合成出以ZnO为芯、Zn2SnO4为鞘的纳米电缆结构,ZnO的生长方向为0001方向,ZnO芯与Zn2SnO4鞘之间晶面位向外延生长关系为:Zn2SnO4 110 || ZnO 1210 ,Zn2SnO4 111 || ZnO 0001。光致发光光谱表明,ZnO/SnO2纳米线除了在380.732nm附近有很强的紫外峰外,在可见光区域还有很强的发光带;而纳米电缆结构只在紫外区域（380.58nm附近处）存在很强的带边发光,而在可见光区域没有明显的发光带,这一结果表明Zn2SnO4鞘的存在能有效抑制ZnO表面的缺陷发光。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-21
  1.1 引言  11
  1.2 ZnO、SnO_2、In_2O_3 的复合物性质和研究现状  11-19
    1.2.1 ZnO、SnO_2、In_2O_3 的晶体结构、材料特性  11-14
    1.2.2 ZnO/SnO_2 与ZnO/In_2O_3 复合氧化物纳米结构的研究现状  14-19
  1.3 主要研究内容  19-21
第二章 纳米线的生长机理  21-37
  2.1 气液固生长过程  21-33
    2.1.1 气液固生长过程简介  21-24
    2.1.2 气液固生长过程的机制  24-33
  2.2 气固生长机制  33-35
  2.3 小结  35-37
第三章 ZnO/In_2O_3复合氧化物纳米结构的合成与表征  37-46
  3.1 实验部分  37-38
    3.1.1 ZnO/In_2O_3 复合氧化物纳米结构的合成  37
    3.1.2 ZnO/In_2O_3 复合氧化物纳米结构的表征与光致发光测量  37-38
  3.2 实验结果与讨论  38-45
    3.2.1 ZnO/In_2O_3 复合氧化物纳米结构的形貌结构分析  38-44
    3.2.2 ZnO/In_2O_3 复合氧化物纳米结构的发光特性  44-45
  3.3 小结  45-46
第四章 ZnO/SnO_2复合氧化物纳米结构的合成与表征  46-58
  4.1 实验方法  46-47
    4.1.1 ZnO/SnO_2 复合氧化物纳米结构的合成  46
    4.1.2 ZnO/SnO_2 复合氧化物纳米结构表征与光致发光测量  46-47
  4.2 结果与讨论  47-57
    4.2.1 ZnO/SnO_2 复合氧化物纳米结构形貌结构分析  47-54
    4.2.2 ZnO/SnO_2 复合氧化物纳米结构的发光特性  54-57
  4.3 结论  57-58
第五章 总结  58-60
参考文献  60-65
致谢  65-67
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  67

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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