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纳米结构MgZnO的制备和表征

陶鹏  
【摘要】: 本论文利用粉末冶金结合热氧化法制备出纳米结构的MgZnO,并利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜、荧光分光光度计,对样品的成分、形貌、光致发光进行了表征。进而研究了不同Mg质量分数比例的ZnMg合金与温度对所制备MgZnO形貌和尺寸的影响。 (1)本实验结合粉末冶金法和热氧化法制备了不同微观结构的MgZnO材料,从实验条件与FESEM照片分析它是VS生长机制。 (2)从质量比(Mg:Zn)为4:1的MgZn合金制备的MgZnO材料随焙烧温度的升高,样品表面依次出现稀少的纳米线,大量的四面体形状的纳米棒(存在少量纳米线)和少量的微米球,大量的四面体形的纳米棒和部分海星形亚微米棒。一维微观结构的直径随焙烧温度升高而增大;PL测试表明样品有随着焙烧温度的升高,390nm处的峰强度增大,并且出现了代表氧空位的520nm处的发光峰。 (3)从质量比(Mg:Zn)为1:1的MgZn合金制备的MgZnO材料,焙烧温度450℃制备的样品的表面形貌为少量直径小于50nm的针状纳米线;焙烧温度500℃制备的样品的表面形貌为大量的海胆形状纳米短锥棒(线)丛;焙烧温度600℃制备的样品的表面形貌为四面体形微米棒,在微米棒的上面还长出了大量纳米线,微米棒的直径约1.5μm,纳米线的直径约100nm。当表面形貌为大量纳米线时,PL谱上出现390nm处的特征峰,而代表氧空位等缺陷的520nm处的特征峰没出现或者强度很弱,这反映了表面形貌为大量纳米线时缺陷较少。 (4)从质量比(Mg:Zn)为1:7的MgZn合金制备的MgZnO材料,随着保温温度的升高,它的表面形貌依次从纳米线,纳米带,亚微米带,微米棒变化。700℃的样品的XRD分析可能表明Mg完全以MgO相存在。PL测试表明随着焙烧温度的升高,390nm处的峰相对强度增大,出现了代表氧空位等缺陷的520nm左右的发光峰并且520nm左右的发光峰相对强度增大。700℃的样品的PL谱同典型的ZnO图谱一致。


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