电化学制备MgZnO纳米材料及其性能研究

目录

摘要............................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................... II 第1章绪论 (1)

1.1 ZnO纳米材料的性质 (1)

1.2 ZnO纳米材料的研究 (2)

1.2.1 ZnO纳米材料的掺杂 (3)

1.2.2 P型ZnO纳米材料 (4)

1.2.3 ZnO纳米材料的其他研究 (5)

1.3 MgZnO纳米材料的性质 (6)

1.4 MgZnO纳米材料的研究 (7)

1.4.1 MgZnO纳米材料的制备研究 (8)

1.4.2 MgZnO纳米材料的应用研究 (9)

1.5 本文研究的目的与主要研究内容 (10)

第2章MgZnO纳米阵列的制备与表征 (12)

2.1 电化学沉积法简介 (12)

2.1.1 电化学沉积系统 (12)

2.1.2 电化学沉积原理 (13)

2.2 MgZnO的制备 (14)

2.2.1 实验仪器与试剂 (14)

2.2.2 实验步骤 (14)

2.3 材料表征方法 (15)

2.3.1 扫描电子显微镜 (15)

2.3.2 X射线衍射仪 (16)

2.3.3吸收谱 (16)

2.3.4 光谱响应 (17)

第3章ZnO纳米柱的制备 (17)

3.1 ZnO种子层对ZnO形貌的影响 (18)

3.1.1 提拉法生长种子层对于ZnO形貌的影响 (18)

3.1.2 电化学生长种子层对于ZnO形貌的影响 (20)

3.2不同沉积电位对于ZnO形貌的影响 (22)

3.3 ZnO自供能性紫外探测器的制备与性能研究 (25)

3.3.1 半导体光电探测器的分类 (25)

3.3.2自供能型紫外探测器的制备 (28)

3.3.3自供能ZnO纳米柱紫外探测器性能研究 (30)

3.4 本章小结 (32)

第4章Mg离子对ZnO的影响 (33)

4.1 引言 (33)

4.2 MgO纳米材料的制备 (33)

4.3 Mg2+对于ZnO形貌的影响 (35)

4.3.1 低[Zn2+]时，Mg2+对于ZnO形貌的影响 (35)

4.3.2 高[Zn2+]时，[Mg2+]对于ZnO形貌的影响 (36)

4.3.3高[Mg2+]时，加入Zn2+对于材料的影响 (39)

4.4 小结 (40)

第5章MgZnO纳米材料的制备 (41)

5.1 引言 (41)

5.2 不同电解液浓度对MgZnO纳米材料Mg组分的影响 (41)

5.2.1 MgZnO纳米材料的制备 (41)

5.3 不同沉积电压对MgZnO纳米材料Mg组分的影响 (49)

5.4 不同沉积温度对MgZnO纳米材料Mg组分的影响 (51)

5.5 本章小结 (54)

结论 (55)

参考文献 (56)

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致谢 (62)

第1章绪论

1.1 ZnO纳米材料的性质

ZnO为Ⅱ-Ⅵ族直接带隙半导体，带隙宽度为3.37eV，室温下激子结合能为60meV (GaN为25meV)，在室温及更高的温度下可以有效的工作。ZnO有望成为继GaN之后最有发展前景的多功能半导体材料。由于ZnO良好的电化学性能、光电性能、透明导电性、光催化性能等，ZnO在透明导电器件、平板显示器、UV激光、生化传感器等方面有着广泛的应用前景[1]。ZnO材料的性能与其他材料性能比较如表1-1所示。

ZnO的晶体结构主要分为以下三种：六方纤锌矿结构、立方闪锌矿结构和立方岩盐矿结构，如图1.1所示。从热力学角度来讲，六方纤锌矿结构为ZnO最稳定的晶体结构，立方纤锌矿结构的ZnO只有在立方衬底上才能稳定的生长，立方岩盐矿结构的形成条件更为严苛，必须在高压条件下才能生成。六方纤锌矿结构晶格常数为a = 3.249 ?，c = 5.206 ?。这种没有反演对称性的结构，伴随着较大的机电耦合，导致ZnO有较强的压电、热电性能，因此，ZnO广泛适用于机械作动器和压电传感器[2]。

表1-1 ZnO与其他几种宽带隙半导体材料的基本性质

图1.1 ZnO晶体结构图