宽禁带半导体ZnO单晶的表面分析、光催化杀菌研究及模拟生长动力学探索
文献类型：学位论文
| 作者 | 王永好 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-12-24 |
| 授予单位 | 中国科学院福建物质结构研究所 |
| 授予地点 | 福建物质结构研究所 |
| 导师 | 黄丰 |
| 关键词 | ZnO单晶 光催化杀菌 矿化剂浓度 取向结合机制 表面分析 |
| 其他题名 | Surface Analysis，Studies on Photocatalysis and Simulation Growth Kinetics of ZnO Singel Crystal |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 与其他宽带隙半导体材料相比，ZnO具有激子能量高，抗辐照能力强，低的外延生长温度和大尺寸衬底材料等一些独特的优点，因此ZnO在半导体照明、紫外半导体激光器件、半导体非线性光电器件等领域有着诱人的应用前景。因此获得尺寸大、位错密度低和质量高的ZnO单晶是今后ZnO晶体的主要研究方向。 本课题组ZnO攻关小组通过努力获得了杂质含量少、近无色透明、大尺寸的ZnO单晶，本论文研究的主要内容即寻找一种合适的方法检测晶体质量，并在通过分析晶体质量与晶体生长、后处理的关系下，进一步提高ZnO单晶的晶体质量。 本文使用湿腐蚀法和原子力显微镜(AFM)来研究晶体表面缺陷。腐蚀坑实验表明此法所获得ZnO单晶的Zn面腐蚀坑为六边形而O面为凸起的小山丘状，Zn面的位错密度为4.3*103 cm-2，与日本晶片相当，退火后位错密度降低一个数量级；而表面粗糙度的分析表明，抛光技术有待进一步提高。 基于本课题组的ZnO 晶片，选用大肠杆菌作为研究对象，采用AFM和TEM作为研究手段，来研究ZnO单晶的光催化杀菌过程中，大肠杆菌的形貌变化，并对杀菌机理进行初步的探讨。实验结果表明光照下ZnO呈现了明显的杀菌作用，而365nm光源本身对细菌的生长繁殖具有一定的抑制作用。通过AFM和TEM，我们观察到了细菌的细胞壁和细胞膜的破损，同时K+浓度的变化验证了细胞壁的渗透性的变化。另外我们还发现，在同样的实验条件下Zn面的杀菌效果好于O面；我们初步认为光生电子和光生空穴的迁移速率的不同引起了这种杀菌作用的差异性；这种杀菌的差异性对于以后有目的合成具有优势晶面的纳米光催化材料具有重要的理论指导作用。 在实验室关于纳米晶动力学研究的基础上以及生长优质ZnO单晶的需要，利用纳米晶的生长动力学来模拟ZnO单晶的水热生长过程。主要进行了矿化剂浓度的变化，即表面吸附作用的强弱（NaOH浓度的不同）对纳米粒子生长动力学的影响及规律研究。实验结果表明，不同NaOH浓度下，纳米晶生长遵循同样的生长规律，即第一阶段为单一多步OA生长，第二阶段为OA和OR生长共存，而且2MNaOH足以使纳米ZnS粒子在第一阶段通过单一多步的OA生长；随着NaOH浓度的增大，纳米粒子在溶液中的悬浮程度增加，因而增加OA生长速率，但停留在单一OA阶段的时间是相似的。我们认为溶质的浓度对于提高OA生长速率和在大尺寸范围内达到单一OA生长是相当重要的。在高矿化剂浓度下，生长速率过快，可能出现取向结合生长（OA），而OA生长可以导致晶体缺陷多，易出现孪晶、多晶。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-05-09 |
| 页码 | 101 |
| 源URL | [http://ir.fjirsm.ac.cn/handle/350002/7486]  |
| 专题 | 福建物质结构研究所_中科院福建物质结构研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王永好. 宽禁带半导体ZnO单晶的表面分析、光催化杀菌研究及模拟生长动力学探索[D]. 福建物质结构研究所. 中国科学院福建物质结构研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：福建物质结构研究所
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