中央民族大学学年论文.pdfVIP

中央民族大学本科生学年论文 中央民族大学本科生学年论文 《ZnO一维纳米结构研究进展》 姓 名： 刘磊 学 号： 0732017 年 级： 2007 级 院 系： 理学院 专 业： 光信息科学与技术 指导教师： 王文忠 中央民族大学本科生学年论文 摘 要 一维 ZnO纳米材料以其新颖的物理、化学和生物学特性以及在 纳米器件中的潜在用途成为当今纳米技术的研究热点。 而一维纳米结 构 ZnO材料大规模、低成本和简单有效的合成与组装无论从基础研究 的角度来说，还是从性能与应用的角度来看，都有着重要的意义。本 文全面综述了 ZnO一维纳米结构的制备， 结合 ZnO本体性能和纳米尺 度效应而具有的独特的电、光、磁、机械等性质，以及应用前景。 关键词 ：ZnO一维纳米结构 制备 独特性质 应用前景 中央民族大学本科生学年论文 引言 氧化锌纳米线是一种纳米尺度的线， 换一种说法， 纳米线可以被 定义为一种具有在横向上被限制在 100 纳米以下 （纵向没有限制）的 一维结构，这种尺寸上，量子力学效应很重要，因此也被称作“量子 线”。氧化锌 ( ZnO) 纳米结构的形态是已知纳米结构中最为多样的多功 能材料之一， 由于一维 ZnO纳米结构在电子与光电子装置中如表面声 波、光子晶体、光发射二极管、光电探测器、紫外激光器、生物，化 学传感器、场效应晶体管等诸多领域均展现出其独特的物理化学性 能，已经引起人们的极大研究热情．在生物传感、橡胶工业、国防工 业、纺织工业、涂料防腐、生物医学等方面具有广阔的应用前景。 一、 ZnO纳米线的制备 1.1 气相生长法 气相法主要是指在制备过程中，源物质是气相或者通过一定的 过程转化为气相。 气相法制得的产物比较纯、 直径较小、单分散性好、 易得到超细的均匀线径，产率较高，但是反应条件苛刻，要求高温高 能量，工艺技术复杂，能耗大，设备昂贵，成本较高。根据其源物质 转化为气相的途径和方式的不同， 气相法主要包括气相沉积法、 气相 传输法、激光烧蚀法 (LPA) 、直接热蒸发法、分子束外延法 (MBE) 等， 下面介绍一下气相传输法。 气相传输法是将位于源区的 ZnO 原料高温加热变为气体， 传输 至温度低的生长区实现晶体生长。 一般源区须有足够高的温度以产生 化学激活、高的气体压力以及保持源区与生长区足够大的温度梯度以 增加气体传输效率。 此外，生长区要有适当的温度以使沉积的原子具 有高的扩散迁移率，实现单晶生长。 Y ．X ．Chen 等人在不同温度区 域制备出了 ZnO 纳米梳、纳米薄片和 NW 。生长机理主要是 VLS 和 VS( 气- 固)机理。 950～980℃温度下得到的是双边 ZnO 纳米梳， VS 机理占主导作用；当温度下降到 820～950℃，制得的是单边 ZnO 纳 米梳和纳米薄片， 是 VLS 和 VS 机理共同作用的结果