金属（Zn、Sn）氧族化合物的纳米结构制备及其光学性质研究

【摘要】在纳米半导体材料中,最受科研工作者关注的半导体材料为：Ⅱ-Ⅵ族半导体、Ⅲ-Ⅴ族半导体和Ⅳ-Ⅵ族半导体等,其中氧族半导体材料占据重要位置,本文主要研究Sn、Zn氧族半导体纳米材料(SnS、ZnO)。本文分为两部分,第一部分为ZnO纳米材料的制备及其光学性能研究。ZnO为宽带隙半导体,其禁带宽度为3.3eV,具有较高的激子束缚能60MeV。ZnO纳米材料基于其半导体性能的优越性,这使得其在光、电、磁等领域具有巨大的潜在应用价值。这也使其在太阳能电池、微波吸收材料、激光器、气敏元件及生物传感器领域的应用受到广泛关注。本文分别研究了ZnO纳米材料的拉曼增强性能和微波吸性能,这为ZnO纳米材料在这两方面的进一步应用提供了相应的研究基础。与ZnO纳米材料的宽带隙不同,SnS材料是一种具有窄带系、不透明的黑褐色材料。它的直接带隙为1.01ev,间接带隙为1.37ev,是与太阳能光谱极其匹配的半导体材料,本文对其相关材料性能进行了研究。1.ZnO纳米材料(1)通过水浴法合成了ZnO多孔纳米片状结构,并利用蒸镀法以0.05nm/s的速率将Au(厚度为1-2nm)纳米团簇蒸馏于样品表面。测试其在不同波长下表面拉曼增强性能,并对实验结果进行了分析,阐释了Au-ZnO纳米耦合体系中,不同激发光对其表面拉曼增强性能的影响,并探究了表面等离子体振荡引起的拉曼增强与化学增强对实验结果的影响。(2)通过化学气相沉积法一步成功制备了分层纳米结构,通过对其进行磁谱表征,发现其具有优良的电磁微波吸收性能。我们一步法制备的分层状纳米结构不仅在某一频率范围内微波吸收性能极强,同时它具有相对其它常用微波吸收材料较宽的微波吸收范围,这使得它具有极强的应用价值。与此同时,还对其进行了XRD、SEM和TEM表征,进一步对其形成进行了机理解释。2.SnS纳米材料通过化学气相沉积法制备了两种SnS纳米结构,并利用紫外可见吸收光谱对其进行了表征,发现其带隙位于1.5ev左右,与SnS块体材料的带隙宽度接近,这使得其具有在太阳能电池领域有较好的潜在应用价值。我们同时表征了这两种SnS纳米材料,并在第四章中详细讨论了它们随条件改变后的形貌或带隙宽度的变化情况,并详细分析了相应的纳米结构生长机理。
【作者】王亦农；
【导师】吴志国；
【作者基本信息】兰州大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】SnS；ZnO；微波吸收；表面拉曼增强；CVD；

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