基本信息
- 項目名稱：
- 氧化鋅納米材料獨特的光電特性
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 我們對一維ZnO納米材料的研究焦點為如下四個方面：（1）生長可控;（2）發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)，如超晶格一維納米結(jié)構(gòu)等;（3）P型摻雜;（4）納米器件。本論文目的在于探索和發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)，研究了摻雜的ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備，超晶格一維納米結(jié)構(gòu)的制備，在優(yōu)化實驗條件下，獲得了ZnO超晶格結(jié)構(gòu)納米材料，并討論了它們的光電性質(zhì)。由于這種結(jié)構(gòu)對傳導載流子三維限域效應，在制作光電子學納米器件方面具有廣泛的應用前景。
- 詳細介紹：
- 在90年代以前，ZnO作為陰極射線熒光粉一直得到人們的廣泛研究，自1991年開始，ZnO熒光粉又在平板顯示器領域中日益受到人們的重視。1996年，隨著第一篇ZnO微晶結(jié)構(gòu)薄膜在室溫下光泵浦紫外受激發(fā)射的報道，人們掀起了對其在紫外發(fā)光領域更加狂熱的研究。在日本科學家Iijima發(fā)現(xiàn)了碳納米管之后，科學家的注意力迅速集中到對一維納米結(jié)構(gòu)的研究上來。2001年，P. D. Yang小組制備出高取向度的單晶ZnO納米陣列，開創(chuàng)了研究氧化鋅一維納米材料的新時代。自此之后，對ZnO一維納米材料的研究得到迅速發(fā)展，到目前為止，短短不到十年的時間，各種形貌的準一維ZnO納米結(jié)構(gòu)和以一維ZnO納米結(jié)構(gòu)為基礎的納米組裝體被成功地合成，其中包括納米線、納米帶、納米棒、納米針、納米四角針、納米梳、納米網(wǎng)絡、納米多孔棒、納米城堡、納米螺旋、納米橋、納米蒲公英、納米懸臂、納米火箭等等，一維ZnO納米材料成為自碳納米管之后最龐大的一維納米材料家族。 在研究一維納米材料合成的同時，人們還對一維氧化鋅納米材料的光學、電學、力學、氣敏等性質(zhì)進行了研究。例如，Huang小組對所制備的ZnO納米線陣列的光學性質(zhì)進行了研究。他們觀測到受激發(fā)射現(xiàn)象。Yu等人把ZnO納米針陣列作為場發(fā)射的陰極，對場發(fā)射性質(zhì)進行了研究，認為ZnO納米針陣列表現(xiàn)出良好的場發(fā)射性質(zhì)與材料自身的形貌有關(guān)。除此之外，還有許多關(guān)于一維ZnO納米材料性質(zhì)研究的報道，如：自組織ZnO納米纖維網(wǎng)的放大自發(fā)紫外發(fā)射；帶金頂?shù)腪nO納米棒在電子束作用下的自吸引現(xiàn)象；單根ZnO納米線所制備的晶體管的氧敏特性，氧化鋅納米線的激光發(fā)射和波導，Pt/ZnO肖特基二極管，等等。合成納米材料的終極目標就是制成具有特定功能的納米器件，在應用一維氧化鋅納米材料制備納米器件方面，2007年4月Wang小組在Science上報道了氧化鋅取向生長納米線制成的納米發(fā)電機利用超聲波產(chǎn)生了連續(xù)的直流輸出，為解決納米器件的電源問題、實現(xiàn)無線納米器件開啟了新的篇章。 另一方面，在研究一維納米半導體材料的過程中，摻雜的作用不可忽視。因為摻雜可以改變晶體的生長習性，改變準材料的形貌并明顯改善材料的光電性質(zhì)，及改變半導體材料的導電類型，所以摻雜也是準一維半導體納米材料研究的一個重要方面。由于存在著較強的自補償效應，未摻雜的ZnO通常呈現(xiàn)n型導電性，所以對于ZnO而言,高的電子濃度更容易獲得。為了實現(xiàn)n型摻雜，常用的摻雜元素有In，Ga，Sn，Al等等。摻雜的ZnO有希望成為ITO的替代品; 可以調(diào)節(jié)帶隙，滿足能帶工程需要。因此一維納米材料的研究具有重要的理論和學術(shù)性的研究價值。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 深入研究氧化鋅納米材料以及氧化鋅超晶格納米材料的光電特性。以提高氧化鋅納米材料的光電特性為出發(fā)點，從形貌多樣純氧化鋅納米材料制備、光電性質(zhì)研究，到摻雜的氧化鋅材料的制備和性質(zhì)研究，再至氧化鋅超晶格納米材料的制備、光電特質(zhì)研究作為團隊研究思路
科學性、先進性及獨特之處
- 整個研究完備、思路清晰、并取得豐富成果。并且所制備的氧化鋅以及超晶格材料在光電器件領域有著巨大的應用潛力。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 在紫外激光器、LED等器件上有著巨大應用潛力
學術(shù)論文摘要
- Si-doped In2O3(ZnO)3 superlattice nanobelts were synthesized via chemical vapor deposition. Transmission electron microscopy result indicates that the nanobelts have a superlattice structure. The transport properties of the nanobelts were measured. A nonlinear I-V characteristic is found in a voltage span of 0.4-1.5 V, which is likely attributed to the superlattice structure with statistical potential distribution around the conduction band edge.
獲獎情況
- 3.Synthesis and transport properties of Si-doped In2O3(ZnO)3 superlattice nanobelts. CrystEngComm (1466-8033) 5/21/2011. Vol.13,Iss.10;p.3569-3572
鑒定結(jié)果
- 文章都被sci收錄，影響因子4點多，被評為年度熱點文章。
參考文獻
- 1.Size-Dependent InAlO3(ZnO)m Nanowires with a Perfect Superlattice Structure J. Phys. Chem. C June 22, 2010. Vol.114,Iss.27;p.11783–11786 2. One-step hydrothermal synthesis and optical properties of aluminium doped ZnO hexagonal nanoplates on a zinc substrate CrystEngComm (1466-8033) 2/17/2011. Vol.13,Iss.5;p.1283-1286 3.Synthesis and transport properties of Si-doped In2O3(ZnO)3 superlattice nanobelts. CrystEngComm (1466-8033) 5/21/2011. Vol.13,Iss.10;p.3569-3572 4.Low-temperature synthesis and characterization of unique hierarchical In2O3(ZnO)10superlattice nanostructures. CrystEngComm (1466-8033) 9/21/2010. Vol.12,Iss.10;p.3305-3309 5.Enhancement of near-band edge emission of Au/ZnO composite nanobelts by surface plasmon resonance CrystEngComm 2011. Vol.13;p.3678-3681 6. Surface plasmon enhanced ultraviolet emission and observation of random lasing from self-assembly Zn/ZnO composite nanowires. CrystEngComm (1466-8033) 4/7/2011. Vol.13,Iss.7;p.2336-2339
同類課題研究水平概述
- 在90年代以前，ZnO作為陰極射線熒光粉一直得到人們的廣泛研究，自1991年開始，ZnO熒光粉又在平板顯示器領域中日益受到人們的重視。1996年，隨著第一篇ZnO微晶結(jié)構(gòu)薄膜在室溫下光泵浦紫外受激發(fā)射的報道，人們掀起了對其在紫外發(fā)光領域更加狂熱的研究。在日本科學家Iijima發(fā)現(xiàn)了碳納米管之后，科學家的注意力迅速集中到對一維納米結(jié)構(gòu)的研究上來。2001年，P. D. Yang小組制備出高取向度的單晶ZnO納米陣列，開創(chuàng)了研究氧化鋅一維納米材料的新時代。自此之后，對ZnO一維納米材料的研究得到迅速發(fā)展，到目前為止，短短不到十年的時間，各種形貌的準一維ZnO納米結(jié)構(gòu)和以一維ZnO納米結(jié)構(gòu)為基礎的納米組裝體被成功地合成，其中包括納米線、納米帶、納米棒、納米針、納米四角針、納米梳、納米網(wǎng)絡、納米多孔棒、納米城堡、納米螺旋、納米橋、納米蒲公英、納米懸臂、納米火箭等等，一維ZnO納米材料成為自碳納米管之后最龐大的一維納米材料家族。 在研究一維納米材料合成的同時，人們還對一維氧化鋅納米材料的光學、電學、力學、氣敏等性質(zhì)進行了研究。例如，Huang小組對所制備的ZnO納米線陣列的光學性質(zhì)進行了研究。他們觀測到受激發(fā)射現(xiàn)象。Yu等人把ZnO納米針陣列作為場發(fā)射的陰極，對場發(fā)射性質(zhì)進行了研究，認為ZnO納米針陣列表現(xiàn)出良好的場發(fā)射性質(zhì)與材料自身的形貌有關(guān)。除此之外，還有許多關(guān)于一維ZnO納米材料性質(zhì)研究的報道，如：自組織ZnO納米纖維網(wǎng)的放大自發(fā)紫外發(fā)射；帶金頂?shù)腪nO納米棒在電子束作用下的自吸引現(xiàn)象；單根ZnO納米線所制備的晶體管的氧敏特性，氧化鋅納米線的激光發(fā)射和波導，Pt/ZnO肖特基二極管，等等。合成納米材料的終極目標就是制成具有特定功能的納米器件，在應用一維氧化鋅納米材料制備納米器件方面，2007年4月Wang小組在Science上報道了氧化鋅取向生長納米線制成的納米發(fā)電機利用超聲波產(chǎn)生了連續(xù)的直流輸出，為解決納米器件的電源問題、實現(xiàn)無線納米器件開啟了新的篇章。
