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ZnO納米線生長及紫外光電導(dǎo)性能的影響[J]材料學(xué)報研究篇，2010、10、24摘要：采用溶液化學(xué)法實(shí)現(xiàn)ZnO納米線在AZO薄膜修飾過襯底上生長。AZO薄膜由射頻磁控濺射法制備，通過濺射時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間下AZO晶種對ZnO納米線生長的影響從2(a)中得到，濺射0.5h的薄膜具有(002)峰以外的雜峰，隨著濺射時間延長雜峰消除，(002)峰強(qiáng)度在不超過2h的濺射時間呈現(xiàn)增加趨勢。說明濺射0.5h的薄膜厚度較薄，處于無定型狀態(tài)。濺射時間越長，薄膜晶化程度逐漸提高，c軸擇優(yōu)取向越來越明顯。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。說明濺射時間越長將使薄膜c軸取向減弱。圖2是不同濺射時間下制備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，說明生長的ZnO納米線具有高度的擇優(yōu)取向，垂直于襯底生長。峰強(qiáng)度的變化趨勢呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。說明晶種對納米線的生長具有直接的影響。在濺射時間0.5的晶種上的納米線出現(xiàn)雜峰。說明盡管納米線總體上垂直于襯底沿c擇優(yōu)生長但仍有一部分偏離垂直方向。圖2是不同濺射時間生長的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)。隨著時間的延長，薄膜逐漸致密，晶粒明顯增大，符合薄膜的生長機(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，說明濺射時間延長使縱向生長變成側(cè)向生長。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的所制備樣品對應(yīng)的SEM照片結(jié)論薄膜的取向生長取決于表面自由能，即在薄膜生長過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。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ZnO納米線生長的影響圖4不同基低溫度下AZO晶體薄膜(a）和生長的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。在250。C時達(dá)到最高，400。C時有所降低，說明過高溫度破壞了薄膜的c軸擇優(yōu)取向。在100。C時，由于溫度較低濺射率較小，相同濺射時間得到的厚度較薄。但薄膜仍有突出的c軸取向。4（b）可知4種條件下生長的納米線都只具有單一的(002)峰，且變化趨勢與（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，空間取向高度一致，在250。C達(dá)到最好400。C時生長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。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ZnO納米線。隨著濺射時間的延長和基底溫度的升高，AZO薄膜的結(jié)晶和取向都有先增加后減小的過程，而薄膜的形態(tài)直接決定了ZnO納米線的生長狀況。在濺射時間2h、基底溫度250。C的AZO薄膜上生長出結(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)用前景利用待測氣體與半導(dǎo)體(主要是金屬氧化物)表面接觸時產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物性的變化來檢測氣體，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)