半导体纳米材料的气相合成与表征

论文摘要

一维纳米材料在基础科学研究和潜在的技术应用方面都非常重要,因此一维纳米材料研究是当前纳米材料科学领域的前沿和热点。本文采用热蒸发的方法制备出ZnO, ZnS,CdS等准一维纳米材料:利用扫描电镜(SEM), X射线衍射(XRD),能谱(EDS )以及光致发光谱(PL)等分析测试手段,对所合成的准一维纳米材料的形貌、成分、结构和物性进行了研究,探索并发展了一些制备准一维纳米材料新方法,分析了不同形貌纳米结构的形成原因和生长机制,并对其发光机制以及形貌对发光性质的影响做了进一步的分析。以下是本文的主要研究结果:(1)利用热蒸发金属锌的方式制备了大量的纳米棒和纳米线等,详细研究了气流流速和温度对纳米结构形貌的影响。通过SEM对比观察了形貌的规律变化。还对所有样品做了PL谱分析。(2)探索并发展了一种控制ZnS纳米结构形貌的方式:纳米结构的生长空间是综合控制了影响形貌的多种参数,从而可以决定最终的形貌。也研究了不同温度区域沉积物的形貌特征。我们认为该方法可以用来控制其它纳米结构的形貌。(3)采用直接蒸发粉末的方法,在不同催化剂硅基片上得到了CdS纳米材料。XRD的峰位显示产品为样品为六方晶系CdS(纤锌矿结构).分析了形貌变化的原因。也对其光致发光做了详细的分析。半导体一维纳米材料的研究还有很多急待解决的问题需要研究,工作中也遇到很多没能解决的问题,留待后面的工作中继续努力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料简述
• 1.3 纳米材料的定义和分类
• 1.4 纳米材料的基本性质
• 1.4.1 量子尺寸效应
• 1.4.2 宏观隧道效应
• 1.4.3 小尺寸效应
• 1.4.4 表面与界面效应
• 1.4.5 介电限域效应
• 1.5 纳米材料的研究历史
• 1.6 纳米材料的制备
• 1.6.1 激光烧蚀法
• 1.6.2 简单物理蒸发法
• 1.6.3 溶液一液态一固态（solution-liquid-solid）（SLS）方法
• 1.6.4 溶剂热方法
• 1.6.5 模板法
• 1.6.6 电化学沉积法
• 1.6.7 溶胶一凝胶法
• 1.6.8 化学气相沉积法
• 1.7 一维纳米材料的生长机制
• 1.7.1 VLS 生长机制
• 1.7.2 气一固(（VS）生长机制
• 1.7.3 氧化物辅助生长机制
• 1.7.4 自催化生长机制
• 1.8 纳米材料的表征
• 1.8.1 成分分析
• 1.8.2 形貌分析
• 1.8.3 物性分析
• 1.9 本章小结
• 参考文献
• 第二章 气相反应制备ZnO 纳米材料及其表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 ZnO 纳米结构的制备
• 2.2.2 对比研究气流流速和温度对ZnO 纳米结构形貌的影响
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 样品的形貌结构及成分分析
• 2.3.2 表面形貌
• 2.3.3 发光特性研究
• 2.3.4 生长机制讨论
• 2.3.5 温度和气流流速对形貌的影响
• 2.3.6 对比分析的结果
• 2.3.7 调整氧气分压,制备ZnO 一维纳米线团簇
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 纳米结构生长空间变化对ZnS 纳米结构的影响
• 3.1 引言
• 3.2 试验
• 3.2.1 试样制备
• 3.2.2 实验过程
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 成分及相结构分析
• 3.3.2 形貌分析
• 3.3.3 PL 分析
• 3.3.4 生长空间结构对形貌的影响
• 3.3.5 不同温度区域沉积物的形貌的变化
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 不同催化剂对硫化镉纳米结构的貌影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验操作规程
• 4.2.2 样品制备和测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 相结构分析
• 4.3.2 形貌分析
• 4.3.3 PL 分析
• 4.4 总结
• 参考文献
• 第五章 总结与工作展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 致谢