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ZnO纳米晶的修饰、自组装及光学性质研究

董林  
【摘要】:ZnO 是一种宽带隙的半导体材料,室温下禁带宽度为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV,具有优良的物理和化学性质,是目前光电子研究领域的热点。溶胶-凝胶法无须特殊设备,具有操作灵活、能够在分子尺度控制材料的均相性和纯度,成本低和环境友好等优点,而在材料合成领域受到广泛重视。本论文利用溶胶-凝胶法在无机物合成中的灵活优势,在ZnO 纳米晶材料制备和光学性质研究方面开展了一系列的工作: 利用溶胶-凝胶方法制备了具有强紫外发光的高质量ZnO 纳米晶,研究了该纳米晶的发光特性。通过变温光谱测量,根据纳米晶中激子辐射跃迁强度、峰位、线宽随测量温度的变化关系,讨论了陈化时间对ZnO 纳米晶光学性质的影响。利用溶胶-凝胶方法,对ZnO 纳米晶进行了表面修饰,结果显示ZnS 的包覆使ZnO 纳米晶的化学稳定性有了显著提高,为ZnO 纳米晶进一步的生物耦联做好了准备。 研究了溶胶-凝胶过程中实验条件对ZnO 形貌和性质的影响并制备不同尺寸的单分散ZnO 溶胶,通过建立模型对单分散溶胶的形成进行了讨论。并进一步对该单分散溶胶进行自组装,对形成胶体晶体的光学性质进行了研究。 利用低温下热氧化ZnSe 单晶薄膜的方法制备ZnSeO 纳米薄膜,并对其结构、形貌和光学性质进行了研究。随着处理温度从450℃升至550℃时薄膜逐渐从ZnSe 相向ZnSeO 变化并继而向ZnO 转变,原子力显微镜的表面形貌和相图显示此温度下出现了特殊的纳米结构。


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