ZnO纳米线的制备方法及应用malingli

氧化锌纳米线的制备方法

及应用马玲丽2015.12.30目录1

ZnO纳米线的制备方法内容：2ZnO纳米线的应用ZnO纳米线的制备方法方法热蒸法金属有机化学气相沉淀法模板法溶液化学法ZnO纳米线的制备方法文献：曹东，蒋向东.AZO晶种层对ZnO纳米线生长及紫外光电导性能的影响[J]材料学报研究篇，2010、10、24摘要：采用溶液化学法实现ZnO纳米线在AZO薄膜修饰过衬底上生长。AZO薄膜由射频磁控溅射法制备，通过溅射时间和基底温度的变化改变薄膜形态。重点研究不同薄膜形态对ZnO纳米线形貌和结构的影响，最终溅射2h、基底温度250。C晶种上得到垂直于衬底、高度平行取向的ZnO纳米线阵列。提出了易于制作和测量的电极。关键词：AZOZnO纳米线溶液化学法ZnO纳米线的制备方法AZO的制备：采用射频磁控溅射法在石英衬底上制备AZO透明导电薄膜，靶材采用Al含量为3%的ZnO/Al2O3氧化物陶瓷靶，在真空室本底真空为8.0*10-4Pa时通入氩气，流量控制在30ml/min，工作气压稳定在0.8Pa，溅射功率为150w。ZnO纳米线形貌和结构的影响因素：溅射时间为0.5-4h，基底温度为100-400。C。配置等浓度(0.3ml/L）Zn(NO3)2.6H2O和C6H12N4的水溶液超声震荡均匀后，将沉淀有AZO薄膜的石英衬底垂直放入配置好的溶液中，将溶液密封放入油浴锅中，恒温90。C静置4h，取出用离子水冲洗，空气中晾干。实验方法结果与讨论不同溅射时间下AZO晶种对ZnO纳米线生长的影响从2(a)中得到，溅射0.5h的薄膜具有(002)峰以外的杂峰，随着溅射时间延长杂峰消除，(002)峰强度在不超过2h的溅射时间呈现增加趋势。说明溅射0.5h的薄膜厚度较薄，处于无定型状态。溅射时间越长，薄膜晶化程度逐渐提高，c轴择优取向越来越明显。在溅射2h的薄膜，在(002)峰变得尖锐晶粒尺度在逐渐增加。溅射4h的薄膜虽然也只存在(002)，但峰强较2h制备有明显的降低。说明溅射时间越长将使薄膜c轴取向减弱。图2是不同溅射时间下制备AZO晶种薄膜（a）图XRD衍射图结果与讨论图2(b)中得到除在0.5h的晶种，纳米线都只存在突出(002)峰，说明生长的ZnO纳米线具有高度的择优取向，垂直于衬底生长。峰强度的变化趋势呈现先增加后减小的趋势。说明晶种对纳米线的生长具有直接的影响。在溅射时间0.5的晶种上的纳米线出现杂峰。说明尽管纳米线总体上垂直于衬底沿c择优生长但仍有一部分偏离垂直方向。图2是不同溅射时间生长的ZnO纳米线（b）的XRD衍射图结果与讨论3（a）薄膜溅射初期并不致密呈现沟壑状缺陷，溅射1h的薄膜凝结成岛状结构。随着时间的延长，薄膜逐渐致密，晶粒明显增大，符合薄膜的生长机理。4h的薄膜晶粒继续增大，呈现碎石状，而XRD分析发现其c轴取向减弱，说明溅射时间延长使纵向生长变成侧向生长。3(b）溅射0.5h晶种上的纳米线空间取向随机分布，但直径和长度比较一致。溅射2h的晶种上纳米线基本不存在倒伏现象，并且分布稀疏溅射4h的晶种上纳米线的空间取向良好，但直径增大，排列紧密，没有缝隙。这与XRD分析完全相符图3为图2的所制备样品对应的SEM照片结论薄膜的取向生长取决于表面自由能，即在薄膜生长过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动。根据外延面晶粒取向特征的连续性原理，AZO晶种上生长的纳米线将直接受晶种面取向变化的影响。结论与讨论不同基底温度下AZO晶种对ZnO纳米线生长的影响图4不同基低温度下AZO晶体薄膜(a）和生长的ZnO纳米线b的XRD衍射图结果与讨论4（a）可知在各温度下制备AZO薄膜都具有(002)峰方向择优取向，是随着温度的升高，峰强度呈现先增大后减小的趋势。在250。C时达到最高，400。C时有所降低，说明过高温度破坏了薄膜的c轴择优取向。在100。C时，由于温度较低溅射率较小，相同溅射时间得到的厚度较薄。但薄膜仍有突出的c轴取向。4（b）可知4种条件下生长的纳米线都只具有单一的(002)峰，且变化趋势与（a）图薄膜取向相同。并且与相应的SEM图即图5分析结果完全一致。结果与讨论100。C时由于衬底取向欠佳，ZnO的一维结构不很明显、颗粒有连续以外，随着温度升高，纳米线实现了垂直于衬底的生长，空间取向高度一致，在250。C达到最好400。C时生长的纳米线除衬底变形严重区域外，基本保持垂直于衬底直立生长。结论采用射频磁控溅射法在石英衬底上沉积AZO薄膜，利用溶液化学法以AZO为晶种生长ZnO纳米线。随着溅射时间的延长和基底温度的升高，AZO薄膜的结晶和取向都有先增加后减小的过程，而薄膜的形态直接决定了ZnO纳米线的生长状况。在溅射时间2h、基底温度250。C的AZO薄膜上生长出结晶良好且垂直衬底高度取向的ZnO纳米线ZnO纳米线的应用前景利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时产生的电导率等物性的变化来检测气体，器件的阻值随气体浓度而变化,从浓度与阻值的变化关系即可得知被测气体的浓度。ZnO气敏元件气敏器件阻值-浓度关系ZnO纳米线的应用前景发光二极管(LED)发光二极管没有灯丝，产