水浴法制备形貌可控一维ZnO纳米和微米棒.pdfVIP

第 26 卷 　第 11 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 26 　No . 11 2005 年 11 月 C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S Nov . ,2005 水浴法制备形貌可控的一维 ZnO 纳米和微米棒 1 ,2 1 ,2 , 2 2 张琳丽 　郭常新 　陈建刚 　胡俊涛 ( 1 中国科学技术大学结构分析开放实验室 , 合肥 　230026) (2 中国科学技术大学物理系 , 合肥 　230026) 摘要 : 用一步或两步简单的化学溶液法 , 以醋酸锌为原料 ,六亚甲基四胺或三乙醇胺为催化剂在玻璃衬底上生长 出不同形貌的纳米和微米 ZnO 棒. 探讨了反应液的酸碱度和反应液浓度对生成的 ZnO 棒形貌的影响 ,并分析了其 生长机制. 随着溶液浓度的增加 ,棒的长度与直径比减小 , 同时玻璃衬底上生长的 ZnO 棒从无序分布趋于垂直于衬 底平行取向分布. 随着 p H 值的改变 ,棒的形状由在弱酸性溶液中的细长棒状变为在弱碱性溶液中的圆头对称短 棒 ;当碱性增大到一定程度时 ,可以生成颗粒状. 通过控制一定的酸碱度和溶液浓度 ,可以得到规则的六角 ZnO 棒 状阵列. 测量了样品的 XRD 和扫描电镜像 ,并对其发光性能进行了测量分析. 其中规则有序六角棒的发光光谱表 明峰值在 530nm ,半高宽为 220nm ,可能是 Vo + 的电子和价带中的空穴辐射复合所致. 关键词 : ZnO ; 纳米棒 ; 发光 ; 化学溶液法 ; 晶体生长 PACC : 8120 中图分类号 : TN 3042 + 1 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2005) 112 12706 也较方便 ,生长条件不苛刻等 , 因此发展潜力很大. 1 　引言 主要问题就是控制其尺寸 ,生长方向及其表面结构 等还存在着挑战. 本文用化学溶液法中的水浴法制 ZnO 作为一种直接带隙的宽禁带半导体材料 , 备一维 ZnO 棒 ,实验证明该方法可以制出含有多种 其室温下禁带宽度为 337eV , 且激子束缚能高达 形状的 ZnO 亚微米棒 、微米棒和纳米棒 ,通过控制 60meV , 比室温热离化能 26meV 和 GaN 激子束缚 适当的生长条件可以制备出排列较整齐的结晶良好 能 25meV 大得多 , 因此存在室温激子 ,适合于室温 的六角形棒阵列. 用这种方法制备 ZnO 棒 ,设备简 下的紫外发射 ,可以在高密度下产生近紫外室温激 单 、操作方便 、成本低 ,在制备一维 ZnO 方面有较为 子激光. 可以用来制造发光二极管 、激光二极管 、紫 广泛的应用前景. 外激光器等低压和短波光电子器件[ 1～5 ] ,可以提高 计算机数据的存贮密度 , 因而成为 目前国际上半导 2 　实验 体材料研究领域的热点之一. 同时一维 ZnO 纳米带 和线的研究 ,推动了纳米光电子材料和器件的探索. 本实验中棒状 ZnO 是通过化学溶液在水浴中 ( ( ) ) 制得. 实验中用醋酸