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半导体纳米材料由于其特殊的电学、力学以及光学性质,到目前为止已经被科学家们广泛的研究。本硕士论文首先简单介绍了半导体准一维纳米材料的可控生长制备的研究背景,尤其是非模板、无催化的直接氧化制备及其生长理论机理的研究现状。论文还介绍了纳米材料可控制备对其光学、电学等性质的有效调控的研究背景和现状。接下来论文重点讲述了我们关于部分准一维半导体纳米材料的可控制备、生长机理以及其光学性质的主要研究工作以及成果。本论文的主要研究工作和成果概括如下:
1.通过热氧化方法制备了大面积氧化铜纳米线,建立了一个热力学模型从理论上解析氧化铜纳米线准一维形貌的形成原因,详细分析了材料各种参数,包括直径、密度和径高比等与制备温度的依赖关系,以及环境气氛对材料生长的影响作用等。我们还从实验上初步验证了这些理论的结果。本论文初步实现了氧化铜准一维纳米材料的参数可控生长,并为其他类似的氧化物一维纳米材料的可控制备奠定理论基础。
2.通过对一系列不同形貌的氧化铜材料进行光学测试,包括拉曼光谱、荧光光谱和超快光谱等,从而研究氧化铜材料特殊的发光性质,期望为材料发光性质的有效调控奠定基础。我们首次观察到不同形貌氧化铜材料的特殊紫外发光现象,通过调研氧化铜的电子能带结构我们初步解释了此紫外发光的发光机理。
3.测试了氧化锌纳米线阵列的超快发光光谱,并与密集生长的氧化锌纳米线薄膜进行比较分析,发现了阵列结构氧化锌纳米线的特殊紫外发光蓝移现象,通过考虑分析了Band-filling现象和异质结势垒的作用,我们证明了此现象是样品的阵列结构以及其特殊的电接触结所带来的。此工作为以后对该材料的发光性质调控奠定了基础。