低维ZnO纳米材料的合成及其器件研究-光电信息工程专业论文.docxVIP

华 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I I 摘 要 ZnO 纳米材料在光电方面的诸多优点，加之其制备方法多样，在表面声学波器件、 压敏和气敏传感器、太阳能电池、发光二极管等领域的应用潜力巨大。本论文针对 ZnO 纳米材料中研究应用最多的两类材料：ZnO 纳米颗粒、ZnO 纳米线，分别进行了材料 合成分析，已经器件应用研究。主要包括： （1）通过水热法合成三种不同形貌 ZnO 纳米颗粒，通过简单制膜方法制备成了 在 PDMS 柔性衬底上的紫外光探测器件。对器件性能进行测试和分析后，根据 ZnO 对 紫外光响应机制的研究，选取 RGO 作为修饰材料，对 ZnO 进行修饰。通过研究不同 质量比 RGO 与 ZnO 复合发现，RGO 在与 ZnO 复合过程中形成一定化学键能并能快速 导走 ZnO 光激发形成的电荷。获得了性能最为优越的质量比为 0.05%RGO/ZnO 复合材 料紫外光探测器件。 （2）通过两步 CVD 法合成了 ZnO/ZnSxSe1-x 核壳结构材料，用作光阳极材料进行 了 PEC 测试发现，核壳结构对光的响应尤其是可见光响应有了极大提高。进一步利用 三步 CVD 方法合成了 ZnO/ ZnSxSe1-x /ZnSe 双壳层纳米结构，并以此材料作为光电极， 研究了其 PEC 特性，获得了光响应进一步提高，通过光致发光（PL）谱对其光学性能， 尤其对位于多层异质界面处的光激发电荷行为开展了详细的研究。发现核壳结构能有 效提高材料对光的吸收响应，主要源于二类能带结构的构建，提高了材料体系的电子 空穴分离效率。PL 谱从光谱角度给出了该核壳纳米线具有高电子空穴分离效率的解释。 关键词：ZnO 纳米颗粒 紫外光探测器 ZnO/RGO 复合材料 ZnO 基核壳材料 光阳极材料 II II Abstract As ZnO nanomaterials have many advantages of the photoelectric, together with its preparation methods , they get varied potential applications in the field of surface acoustic wave devices, pressure-sensitive gas sensors, solar cells, and light-emitting diode. In this paper, the most widely used two types of materials, ZnO nanoparticles/ZnO nanowires, are studied in the way of synthesis analysis, and device applications. Mainly includes: Three different morphologies of ZnO nanoparticles have been synthesized by hydrothermal and made into UV detector on PDMS flexible substrates by a simple film. According to the performance of device and also ZnO UV response mechanism, we selected reduced graphene oxide (RGO) as modified material to decorate ZnO. Through the study of different quality percentages of the RGO in ZnO composite, we found that RGO certain chemical bonds formed with ZnO composite process can quickly lead away ZnO light to stimulate the formation of charge. The ultraviolet detector made from 0.05% RGO / ZnO composite shows the best performance . Two-step CVD method synthesis of ZnO/ZnSxSe1-x core/shell nanowire arrays have been used as photoanode materials. Through the PEC testing we found that t