材料科学,材料化学,CVD,化学气相沉积

第30卷1期

2007年1月　　安徽师范大学学报(自然科学版)

JournalofAnhuiNormalUniversity(NaturalScience)Vol.30No.1Jan.2007

用低温化学气相沉积法大量制备单晶ZnO纳米线

及其光致发光研究

孔明光1,　刘小网2,　耿保友2,　张年荣2

(1.中国科学院固体物理研究所,材料物理重点实验室,安徽合肥　230031;2.安徽师范大学化学与材料科学学院,安徽省功能性分子固体重点实验室,安徽芜湖　241000)

摘　要:在氩气气氛中,利用物理蒸发高纯Zn粉和650℃

时,获得了大量的六方相ZnO纳米线,ZnO纳米线的方法相比,

温度降低了大约200℃-300.-固相生长机制.荧光光谱表明产物

具有两个发射带,.

关键词:(CVD);荧光光谱

中图分类号　　文献标识码:A　　文章编号:1001-2443(2007)01-0045-04

　　近来,准一维纳米结构材料,如纳米线或纳米棒,由于在电子和光电子器件方面存在巨大的潜在用途而受到人们的广泛关注[1],这是因为和体材料相比,它们有一维处在纳米尺寸,量子限域效应可以大大提高它们的光学和电学性能[2].科学工作者利用不同的方法已合成出了不同组成的纳米线,如台阶边缘模板法,纳米管限域生长法,化学气相沉积,气相输运法,激光烧蚀法等[3].

　　ZnO作为一种具有大的禁带宽度(3.2eV)的氧化物半导体,特别是ZnO纳米线,具有巨大的纵横比,以及表现出来的奇特的电学和光学性能,使得其在低压和短波长光电子器件方面有巨大的应用前景,如发光二极管,透明导电材料,气体传感器,荧光器等[4].尽管氧化锌针状纳米晶和晶须的相关研究已有报道,但目前还主要是集中在ZnO纳米颗粒的制备和性能方面的研究[5].Sharma等人利用模板法合成了多晶ZnO纳米线[6],相比较而言,合成单晶ZnO纳米线并对其光学性质进行研究对研究它在纳米光电子器件方面的潜在应用显得更为重要.ZnO纳米线的合成方法已有报道,如P.Yang等人利用物理蒸发ZnO和石墨粉的方法在镀金的硅片上得到了ZnO纳米线,纳米线在生长过程中遵循气-液-固生长机制.在本篇报道中,我们在氩气气氛中,利用物理蒸发Zn和SiO2纳米粉混合物的方法,在650℃时,得到了大量的六方相的单晶ZnO纳米线.由于SiO2纳米粉具有大的比表面积和低的活化能,在反应过程中能在较低的温度下提供氧原子,因此,可以在比较低的条件下发生反应,这要比先前报道所需的温度要低200℃-300℃.我们对制备出的ZnO纳米线进行了表征,并对它的室温光致发光(PL)进行了研究.

1　试验部分

1.1　仪器

　　样品的物相分析是在X-射线衍射仪(XRD)上进行的,仪器为日本产MACScience,Ltd,MXP18AHF,Cuλ=1.54056!);样品的形貌分析和微观结构分析分别在场发射扫描电镜(FE-SEM)(Sirion200),透射电镜Ka(

(TEM)(JEM200CX)和配有X-射线能量损失谱仪(EDS,OXFORDISIS)的高分辨电镜(HRTEM)(JEOL-2010)上进行的.室温下PL测试是在FLS920型荧光光谱仪上进行的,激发光源为氙灯,激发波长为325nm.

1.2　样品的制备

　　产物ZnO纳米线的合成的步骤如下:

　　将高纯锌粉(99.999%)和直径约为60nm的SiO2纳米粉末的混合物置于直径约为25cm,长度为60cm收稿日期:2006-10-08

基金项目:安徽省教育厅自然科学重点项目(2006kj041a);安徽省教育厅青年教师资助计划(2005jq1041zd);安徽省教育厅团队项目(2006KJ006TD).作者简介:孔明光(1969-),男,合肥人,工程师,硕士;通讯作者:耿保友(1971-),男,安徽长丰人,教授,硕士生导师.