纳米ZnSe、CdSe、Cu<,2>Se的合成及相关性质的研究

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随着科技的发展,特别是半导体工艺技术的发展,人们对高效功能材料的需求越来越多。当然,对高效半导体材料的需求更为迫切。而且,量子点和纳米晶体已经发展到可以与玻尔激子半径比拟的长度,半导体纳米材料以其在电子学和光学方面的独特性能而倍受青睐。作为一种重要的II-VI族半导体材料(Eg = 2.7 eV),硒化锌(ZnSe)在在太阳能电池,半导体光电子器件,光电探测器,全波显示,高密度存储器,生物标签以及湿敏传感器等方面得到广泛的应用。本文第一个在不加任何有机分散剂情况下,采用复合碱媒介法(CHM)制备出ZnSe纳米棒。用X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM)对所合成的样品进行表征。硒化锌纳米棒的直径大约为200-300 nm,长度大约为1-2μm。将合成的硒化锌样品制成湿敏传感器,测量传感器的动态和静态湿敏效应。当相对湿度从20%增长到85%时,传感器的电阻变化有三个数量级,其反应时间和恢复时间分别为50s和81s。我们的传感器和已经报道的相比,不但有高的灵敏性,而且有非常好的稳定和可重复性。硒化镉(CdSe)同样作为一种重要的II-VI族半导体材料,已经发现在光发射器件,太阳能电池和光电探测器等方面有广泛的应用,最近几年还发现硒化镉材料有非常好的量子阱效应和气敏效应。本文采用CHM法直接合成单晶CdSe纳米颗粒和纳米棒,用XRD, EDS, SEM和TEM对合成的样品进行表征,我们对样品的形貌晶相进行研究,发现反应过程中随着水量的增加CdSe从颗粒状慢慢的长成棒状,同时,晶相由闪锌矿结构转变成纤锌矿结构。然后,用分光光度计对这两种晶相结构样品的光学性质进行研究,发现它们有同样的禁带宽度,而且,样品中存在晶格缺陷。最后,我们将这两种晶相结构的样品做成湿敏传感器,分别对样品的静态湿敏特性进行研究,发现他们都具超灵敏的湿敏特性,而且颗粒状的CdSe湿敏特性最好,当相对湿度从10%增长到90%,样品的电阻变化有三个数量。然后,对CdSe纳米颗粒的动态特性研究,当相对湿度从20%到90%时,电阻的反应时间和恢复时间分别为30s和50s,用CdSe做湿敏传感器,目前还没有人报道过,我们还是第一个。Cu2Se纳米半导体材料,广泛的应用于太阳能电池,超离子导体和光学滤波器等领域。采用一种新的合成技术,在复合氢氧化物熔融碱中,以CuCl2·2H2O和Se粉为原料在200℃、24 h的生长条件下合成了Cu2Se纳米晶体,X射线衍射谱表明合成的Cu2Se纳米晶体属立方晶系结构,格点对称群为Fm3|-m (225),格点参数a =5.765A.扫描电子显微镜(SEM)图表明Cu2Se纳米晶体为厚度为10-20 nm,宽度为200~300 nm的片状结构。生长时加入少量的水会导致棒状非晶产生,水量越多棒状非晶的尺寸越大,使得Cu2Se晶体的均匀性和品质变差。根据配位多面体生长机理模型,计算了生长基元的稳定能,并探讨了在复合氢氧化物熔融中纳米Cu2Se晶体的形成机理。
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