论文部分内容阅读
ZnO是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物,也是一种很重要的直接带隙宽禁带的半导体材料。由于在室温下,ZnO的禁带宽度为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV,所以ZnO纳米材料在光催化及光电器件如发光二极管、太阳能电池、紫外探测器等重要领域被认为是最有发展前景的材料之一。ZnO纳米结构在电学、光学以及磁学等方面具有优异的性质,成为目前国内外材料研究的热点。目前,人们采用各种制备方法长出了形貌各异的ZnO纳米结构,例如纳米棒、纳米线、纳米带、纳米环等。近年来,随着核壳结构理论的成熟,人们也开始对ZnO纳米材料进行核壳结构的研究,本文在利用水热法在镀有ZnO籽晶层的硅衬底上制备出了高质量ZnO纳米棒,然后对ZnO纳米棒进行了壳层修饰,制备出了ZnO/PbS和ZnO/SnS这两种核壳结构纳米棒,深入研究了两种不同的壳层修饰对ZnO纳米棒光致发光性质的影响。本文研究的主要内容如下: (1)利用水热法,在不同反应浓度、不同的生长时间下长出了形貌不同的ZnO纳米棒。我们分析了ZnO纳米棒的晶体结构,研究了ZnO纳米棒的光致发光性质,简单介绍了ZnO纳米棒的生长机理。 (2)利用离子吸附和交换的过程,制备了ZnO/PbS核壳结构纳米棒。分析了其形貌及结构特征,重点对该核壳结构的光致发光(PL)性质做了深入的研究。结果表明,ZnO纳米棒的PL强度随壳层厚度的变化而变化,薄的PbS壳层很好的修复了ZnO纳米棒的表面态,从而提高ZnO纳米棒的PL强度,但是如果进一步的增加壳层厚度,该结构就会形成一种反Ⅰ型的能带排列,从而导致PL强度的下降。 (3)利用离子吸附和交换的过程,制备了ZnO/SnS核壳结构纳米棒,分析了其形貌和结构特性,重点对该和核壳结构的PL性质做了深入研究。结果表明,当SnS壳层很薄时,ZnO纳米棒的PL强度随壳层厚度的增加而增加,但是当SnS壳层厚度增加达到一定程度后,会形成一种Ⅱ型的能带排列,从而导致该核壳结构PL强度的急剧减小。 在研究了上述两种基于ZnO的核壳结构纳米棒后,我们可以得到一个的结论就是,当我们用窄禁带材料(如PbS和SnS)对ZnO纳米棒做壳层修饰时,为了提高ZnO纳米棒的PL强度,我们需要的是尽可能的修饰ZnO纳米棒的表面态而不是一味的增加壳层厚度。