几种半导体一维纳米材料的制备、表征与物性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李英 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-10-23 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 马秀良 |
| 关键词 | 一维纳米材料 结构与缺陷 生长机制 光致发光 |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | 一维半导体纳米材料在纳米器件方面具有广泛的应用前景，成为近年来材料科学研究的热点。探索制备一维纳米材料的有效途径，建立结构性能关系是使一维纳米材料能够进行实际应用的关键步骤。本文基于热蒸发的方法，制备出几种一维半导体纳米材料，利用X射线衍射、扫描电子显微学、透射电子显微学、高分辨电子显微学、扫描透射电子显微学和能谱对其结构进行了研究，并对其中几种材料的光致发光和紫外吸收性质进行了研究。通过对产物的结构和成分的细致分析，研究了其生长机制，提出了几种制备一维半导体纳米结构的有效途径。并对微结构和光学性能间的相互联系进行了研究。 利用快速氧化的方法制备四方相金红石结构SnO2纳米带。纳米带宽度分布在20－200 nm之间，宽度和厚度比在5－20之间。通过TEM观察发现部分纳米带边缘和中间部分厚度不同，从两侧边缘向中间有台阶结构大量出现，从而提出其逐层生长模式。制备了四方相和正交相混合的SnO2纳米条带，并对其相应的微结构和成分进行了研究。另外还制备了四方相的SnO2纳米粉，TEM研究发现部分纳米粉颗粒具有大量缺陷结构。通过对SnO2纳米粉、纳米带的紫外吸收性能的测定，发现缺陷结构使纳米粉的紫外吸收谱发生红移。 利用热蒸发不同原料的方法，我们制备了ZnO纳米杆、ZnO微晶柱，Zn/ZnO纳米电缆以及Zn2SnO4纳米带和纳米锥。第一次蒸发制备的ZnO纳米杆产物含有大量非晶，通过加入TiO2后对其进行二次蒸发的可以制得较细的纳米线结构，推测其原因是非晶晶化、催化剂、气流等因素的综合作用。细节的结构研究显示ZnO微晶柱是由许多200 nm左右的纳米杆组装排列到一起形成，其驱动力可以认为是各个纳米杆之间的相互吸附力。ZnO微晶柱的光致发光谱和喇曼光谱同普通的商用粉末有所区别，可归咎于组成其的纳米杆之间的界面结构和缺陷。分析显示Zn/ZnO纳米电缆的形成过程是先形成金属锌的纳米线，而后表面氧化而形成。Zn2SnO4纳米带的形成由于晶体各晶面密排程度不同导致各晶面生长速度不同而成为带状结构，而纳米锥的形成则可能是受沿炉管方向的不同的过冷度的影响。 利用热蒸发制备出多节的立方闪锌矿结构ZnS纳米锥这一新的一维纳米构态。基于对大量纳米锥几何形状的分析并结合电子显微学实验特征，认为锥的形貌的形成是因为在作为析出基体的Sn-ZnS固溶体液滴在定向析出ZnS的同时，其自身不断增大。而分节结构的形成则是由生长过程中能量的不断涨落导致的孪晶结构的规律性出现引起的。合成了ZnS纤锌矿结构单晶管状结构以及过渡中间产物ZnS/Zn2SnO4管状复合结构，研究表明二者只具有取向关系[0001]ZnS//[111]Zn2SnO4，其可能的生长机制是先生长出Zn2SnO4纳米杆而后是ZnS/Zn2SnO4纳米电缆最后形成ZnS管状结构。 利用热蒸发方法可以制得SnO2/In2O3一维纳米核壳结构。微结构研究显示核壳具有取向关系：[001]SnO2//[001]In2O3, (010) SnO2//(010)In2O3。这种核壳结构的形成的直接原因是锡、铟两种单质的存在形态不同导致熔化和蒸发速度不同使SnO2的一维结构先形成，而In2O3覆盖其上。 SnO2/In2O3一维纳米核壳结构的光致发光谱与前人报道有所不同是和铟、锡两种原子外层电子结构相同导致两相界面出现较多氧空位和其它缺陷相关的。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 128 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16925]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李英. 几种半导体一维纳米材料的制备、表征与物性研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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