论文摘要
近年来,ZnO纳米结构材料在纳米电子元器件的制备方面发挥了巨大的潜力,并逐渐受到人们的关注。目前,ZnO纳米结构材料已经被应用于场效应晶体管、单电子晶体管、光电二极管、纳米传感器等纳米器件的制造领域。一些新颖的ZnO纳米结构也在逐步问世,如纳米线、纳米棒、纳米管、纳米钉、纳米螺旋、空心球和蒲公英结构等。在所有用于制备一维纳米材料的物质中,ZnO是应用最为广泛的宽带隙半导体材料之一。ZnO纳米结构材料由于具有带隙宽(3.37eV),激子束缚能大(60meV),化学稳定性和热稳定性良好,透光率高,生物兼容性好,及导电范围大的显著优势,已经被应用于纳米技术的各个新兴领域。ZnO所能形成的纳米结构居于所有物质之首,被誉为所有物质中纳米结构最多的一种物质。目前,已经出现了许多利用不同方法制备ZnO纳米结构材料的报道,如分子束外延(MBE)、脉冲激光沉积(PLD)、溅射法、电化学沉积、气相转移法(VPT)、化学气相沉积(CVD)、热蒸发法等。作为生长ZnO纳米棒/纳米线的一种高效的方法,水溶液法由于成本低廉,可低温操作及环境协调性好等显著优势逐渐受到了广泛的关注。本论文主要分为两大部分：一、在95℃的较低温度下利用水溶液法在不同衬底(石英玻璃,硅和ITO玻璃)上生长ZnO纳米棒阵列,并就衬底对ZnO纳米棒阵列结构、形貌和光学特性的影响进行分析。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)结果显示,在三种衬底上均可以生长出六棱柱形ZnO纳米棒阵列,且形貌均较为致密整齐。ZnO纳米棒的平均直径和长度与衬底的性质密切相关。通过室温光致发光(PL)谱测试可知,在利用水溶液法在不同衬底上生长的ZnO纳米棒阵列都具有良好的光学特性。并利用拉曼光谱对该结论进行了进一步证明。二、利用水溶液法在硅衬底上生长ZnO纳米棒阵列。对所得的ZnO纳米棒阵列进行XRD和SEM表征。结果表明,六棱柱形ZnO纳米棒沿c轴方向均匀致密的生长在硅衬底上。室温PL谱表明应用水溶液法可以生长出光学特性良好的ZnO纳米棒阵列。使用同步辐射对ZnO纳米棒阵列的氧K带边进行X射线吸收近边结构(XANES)谱测试,分析半径对ZnO纳米棒局部电子结构的影响。并对ZnO纳米棒及ZnO薄膜的局部电子结构进行了对比研究。