納米ZnO光學(xué)性能的尺寸效應(yīng)

納米ZnO光學(xué)性能的尺寸效應(yīng)報(bào)告人：杜金波專業(yè)：物理學(xué)指導(dǎo)老師：孫長(zhǎng)慶（教授）李建偉

1匯報(bào)內(nèi)容研究背景研究?jī)?nèi)容與目的研究方法結(jié)論致謝2研究背景aaabcd眾所周知，材料制備是材料性能得以研究的基礎(chǔ)，目前國(guó)內(nèi)外能過(guò)通過(guò)各種方法制造形狀各異純度很高納米氧化鋅由于氧化鋅與其他半導(dǎo)體相比材料，不僅具有較大禁帶寬度，而且具有較高的激子能及（大約60mev)因此，國(guó)內(nèi)外研究者一致認(rèn)為納米氧化鋅在光電器件方面將有廣泛用途。其結(jié)果掀起了科學(xué)界對(duì)納米氧化鋅光學(xué)性能熱潮3a

b基于一些研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋅與塊體材料相比表現(xiàn)出許多奇異的光學(xué)性能，由此大家一致認(rèn)為納米氧化鋅在光學(xué)器件應(yīng)用方面將會(huì)有明顯優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外研究者提出了許多模型試圖解釋這一物理機(jī)制。其中一致認(rèn)為比較有效的是量子陷域模型。4量子限域模型具有尺寸局限性。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械膮?shù)物理意義并不清楚；并且某一個(gè)模型只能描述某種形貌性能的變化趨勢(shì)。因此我們有必要對(duì)其根本的物理機(jī)制做更深層的研究，尋求納米氧化鋅的光學(xué)性能隨尺寸變化內(nèi)在的物理機(jī)制。5研究?jī)?nèi)容與目的納米ZnO吸收與發(fā)射光譜的尺寸效應(yīng)。尋求納米氧化鋅的光學(xué)性能隨尺寸變化內(nèi)在的物理機(jī)制。納米ZnO禁帶寬度的尺寸效應(yīng)。下面介紹我們的研究方法6研究方法塊體材料納米材料孤立原子大量低配位表面原子配位數(shù)鍵長(zhǎng)收縮率12183%64%412%“配位數(shù)-鍵長(zhǎng)”的定量關(guān)系：塊體材料由于其內(nèi)部原子間的相互作用使得其光學(xué)行為完全不同于孤立原子；而納米材料既具有內(nèi)部原子間的相互作用，又擁有大量的低配位表面原子，這使得它既不同于塊體材料也不同于孤立原子。所以，對(duì)于低維材料光學(xué)性能研究的基本出發(fā)點(diǎn)應(yīng)該是低配位原子間的相互作用。令人高興的是，1927年。7鍵馳豫理論核心：當(dāng)一個(gè)原子的配位數(shù)（Z)減少時(shí)，近鄰原子的鍵長(zhǎng)(d)將會(huì)自發(fā)的縮短，單鍵能(Eb)將會(huì)增加，但原子的結(jié)合能(E)將會(huì)減少。鍵馳豫理論鍵馳豫理論數(shù)學(xué)表達(dá)：(b)……

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（1）納米固體具有大量且數(shù)目可調(diào)的低配位表面原子.低配位表面原子間的鍵長(zhǎng)和鍵能以及低配位表面原子所占總數(shù)的比重主導(dǎo)納米材料的行為.上述事實(shí)和考慮,我們?cè)?997年把Goldschmidt和Pauling的理論擴(kuò)展到能量空間并建立了“鍵序-鍵長(zhǎng)-鍵強(qiáng)”(BOLS)相關(guān)性（或稱為斷鍵）理論并成功的應(yīng)用于預(yù)測(cè)納米固體的尺寸效應(yīng).8物理量的相對(duì)變化……（2）9

(a)(b)(c)0201dDdcc+=￠表面比率如果我們能夠建立了宏觀物理量與微觀鍵參數(shù)及表面低配位原子所占總原子數(shù)的分?jǐn)?shù)，我們就可以預(yù)測(cè)納米材料的性能尺寸效應(yīng)。10禁帶寬度與微觀鍵參數(shù)的關(guān)系如果我們能夠建立了宏觀物理量與微觀鍵參數(shù)及表面低配位原子所占總原子數(shù)的分?jǐn)?shù)，我們就可以預(yù)測(cè)納米材料的性能尺寸效應(yīng)。……

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（3）……

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（4）……

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（5）11

根據(jù)（1）（2）與（5）

禁帶寬度相對(duì)改變……

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（6）12光的吸收與發(fā)射由于納米氧化鋅存在大量低配位表面原子，因此對(duì)于納米氧化鋅光的吸收與發(fā)射，我應(yīng)該考慮電聲耦合他們的影響！根據(jù)鍵弛豫理論，我們可以吸收與發(fā)射能量相對(duì)變化13…

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（7）14…

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（8）由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在誤差，因此我們有必要對(duì)其修正。…

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（9）15

Bl=B(∞)+offsetClm<m>EPAMeasured-nanodots73.32-0.010.881.24Measured-nanodots83.32+0.010.991.45Measured-nanodots93.32+0.120.881.26EPLMeasured-nanodots73.32-0.170.51.24Measred-nanorods123.32-0.703.647.212.48Measured-nanorods133.32-0.022.625.81EGMeasred-nanocrystals73.32-0.010.811.46

Measured-nanodots103.32-0.171.071.88

Calcuated-nanodots113.32-0.080.781.41

Calcuated-nanodots83.32-0.181.362.34Measured-nanodots83.32-0.161.162.0316這些是我們根據(jù)理論與實(shí)驗(yàn)擬合出來(lái)的結(jié)果，圖中實(shí)線代表理論變化，由圖可以看出理論與實(shí)驗(yàn)吻和的很好！17結(jié)論僅僅最外三層原子對(duì)光學(xué)性能變化有貢獻(xiàn)，表體比率主導(dǎo)著其光學(xué)性能的變化趨勢(shì)。納米氧化鋅禁帶寬度大小等于的吸收與發(fā)射能和的二分之一。禁帶寬度與單鍵能成正比。

18致