ZnO納米線的制備方法及應(yīng)用malingli

氧化鋅納米線的制備方法

及應(yīng)用馬玲麗2015.12.30目錄1

ZnO納米線的制備方法內(nèi)容：2ZnO納米線的應(yīng)用ZnO納米線的制備方法方法熱蒸法金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉淀法模板法溶液化學(xué)法ZnO納米線的制備方法文獻(xiàn)：曹東，蔣向東.AZO晶種層對(duì)ZnO納米線生長(zhǎng)及紫外光電導(dǎo)性能的影響[J]材料學(xué)報(bào)研究篇，2010、10、24摘要：采用溶液化學(xué)法實(shí)現(xiàn)ZnO納米線在AZO薄膜修飾過(guò)襯底上生長(zhǎng)。AZO薄膜由射頻磁控濺射法制備，通過(guò)濺射時(shí)間和基底溫度的變化改變薄膜形態(tài)。重點(diǎn)研究不同薄膜形態(tài)對(duì)ZnO納米線形貌和結(jié)構(gòu)的影響，最終濺射2h、基底溫度250。C晶種上得到垂直于襯底、高度平行取向的ZnO納米線陣列。提出了易于制作和測(cè)量的電極。關(guān)鍵詞：AZOZnO納米線溶液化學(xué)法ZnO納米線的制備方法AZO的制備：采用射頻磁控濺射法在石英襯底上制備AZO透明導(dǎo)電薄膜，靶材采用Al含量為3%的ZnO/Al2O3氧化物陶瓷靶，在真空室本底真空為8.0*10-4Pa時(shí)通入氬氣，流量控制在30ml/min，工作氣壓穩(wěn)定在0.8Pa，濺射功率為150w。ZnO納米線形貌和結(jié)構(gòu)的影響因素：濺射時(shí)間為0.5-4h，基底溫度為100-400。C。配置等濃度(0.3ml/L）Zn(NO3)2.6H2O和C6H12N4的水溶液超聲震蕩均勻后，將沉淀有AZO薄膜的石英襯底垂直放入配置好的溶液中，將溶液密封放入油浴鍋中，恒溫90。C靜置4h，取出用離子水沖洗，空氣中晾干。實(shí)驗(yàn)方法結(jié)果與討論不同濺射時(shí)間下AZO晶種對(duì)ZnO納米線生長(zhǎng)的影響從2(a)中得到，濺射0.5h的薄膜具有(002)峰以外的雜峰，隨著濺射時(shí)間延長(zhǎng)雜峰消除，(002)峰強(qiáng)度在不超過(guò)2h的濺射時(shí)間呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。說(shuō)明濺射0.5h的薄膜厚度較薄，處于無(wú)定型狀態(tài)。濺射時(shí)間越長(zhǎng)，薄膜晶化程度逐漸提高，c軸擇優(yōu)取向越來(lái)越明顯。在濺射2h的薄膜，在(002)峰變得尖銳晶粒尺度在逐漸增加。濺射4h的薄膜雖然也只存在(002)，但峰強(qiáng)較2h制備有明顯的降低。說(shuō)明濺射時(shí)間越長(zhǎng)將使薄膜c軸取向減弱。圖2是不同濺射時(shí)間下制備AZO晶種薄膜（a）圖XRD衍射圖結(jié)果與討論圖2(b)中得到除在0.5h的晶種，納米線都只存在突出(002)峰，說(shuō)明生長(zhǎng)的ZnO納米線具有高度的擇優(yōu)取向，垂直于襯底生長(zhǎng)。峰強(qiáng)度的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。說(shuō)明晶種對(duì)納米線的生長(zhǎng)具有直接的影響。在濺射時(shí)間0.5的晶種上的納米線出現(xiàn)雜峰。說(shuō)明盡管納米線總體上垂直于襯底沿c擇優(yōu)生長(zhǎng)但仍有一部分偏離垂直方向。圖2是不同濺射時(shí)間生長(zhǎng)的ZnO納米線（b）的XRD衍射圖結(jié)果與討論3（a）薄膜濺射初期并不致密呈現(xiàn)溝壑狀缺陷，濺射1h的薄膜凝結(jié)成島狀結(jié)構(gòu)。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，薄膜逐漸致密，晶粒明顯增大，符合薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理。4h的薄膜晶粒繼續(xù)增大，呈現(xiàn)碎石狀，而XRD分析發(fā)現(xiàn)其c軸取向減弱，說(shuō)明濺射時(shí)間延長(zhǎng)使縱向生長(zhǎng)變成側(cè)向生長(zhǎng)。3(b）濺射0.5h晶種上的納米線空間取向隨機(jī)分布，但直徑和長(zhǎng)度比較一致。濺射2h的晶種上納米線基本不存在倒伏現(xiàn)象，并且分布稀疏濺射4h的晶種上納米線的空間取向良好，但直徑增大，排列緊密，沒有縫隙。這與XRD分析完全相符圖3為圖2的所制備樣品對(duì)應(yīng)的SEM照片結(jié)論薄膜的取向生長(zhǎng)取決于表面自由能，即在薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中粒子取向由表面自由能高的面向表面自由能低的面移動(dòng)。根據(jù)外延面晶粒取向特征的連續(xù)性原理，AZO晶種上生長(zhǎng)的納米線將直接受晶種面取向變化的影響。結(jié)論與討論不同基底溫度下AZO晶種對(duì)ZnO納米線生長(zhǎng)的影響圖4不同基低溫度下AZO晶體薄膜(a）和生長(zhǎng)的ZnO納米線b的XRD衍射圖結(jié)果與討論4（a）可知在各溫度下制備AZO薄膜都具有(002)峰方向擇優(yōu)取向，是隨著溫度的升高，峰強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。在250。C時(shí)達(dá)到最高，400。C時(shí)有所降低，說(shuō)明過(guò)高溫度破壞了薄膜的c軸擇優(yōu)取向。在100。C時(shí)，由于溫度較低濺射率較小，相同濺射時(shí)間得到的厚度較薄。但薄膜仍有突出的c軸取向。4（b）可知4種條件下生長(zhǎng)的納米線都只具有單一的(002)峰，且變化趨勢(shì)與（a）圖薄膜取向相同。并且與相應(yīng)的SEM圖即圖5分析結(jié)果完全一致。結(jié)果與討論100。C時(shí)由于襯底取向欠佳，ZnO的一維結(jié)構(gòu)不很明顯、顆粒有連續(xù)以外，隨著溫度升高，納米線實(shí)現(xiàn)了垂直于襯底的生長(zhǎng)，空間取向高度一致，在250。C達(dá)到最好400。C時(shí)生長(zhǎng)的納米線除襯底變形嚴(yán)重區(qū)域外，基本保持垂直于襯底直立生長(zhǎng)。結(jié)論采用射頻磁控濺射法在石英襯底上沉積AZO薄膜，利用溶液化學(xué)法以AZO為晶種生長(zhǎng)ZnO納米線。隨著濺射時(shí)間的延長(zhǎng)和基底溫度的升高，AZO薄膜的結(jié)晶和取向都有先增加后減小的過(guò)程，而薄膜的形態(tài)直接決定了ZnO納米線的生長(zhǎng)狀況。在濺射時(shí)間2h、基底溫度250。C的AZO薄膜上生長(zhǎng)出結(jié)晶良好且垂直襯底高度取向的ZnO納米線ZnO納米線的應(yīng)用前景利用待測(cè)氣體與半導(dǎo)體(主要是金屬氧化物)表面接觸時(shí)產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物性的變化來(lái)檢測(cè)氣體，器件的阻值隨氣體濃度而變化,從濃度與阻值的變化關(guān)系即可得知被測(cè)氣體的濃度。ZnO氣敏元件氣敏器件阻值-濃度關(guān)系ZnO納米線的應(yīng)用前景發(fā)光二極管(LED)發(fā)光二極管沒有燈絲，產(chǎn)