一维In掺杂ZnO纳米材料的生长及缺陷的发光光谱研究

【摘要】制备高质量的纳米材料,并通过掺杂调控其光电性能,是ZnO纳米材料实现广泛应用的前提条件。研究ZnO纳米材料的生长,并深入理解缺陷和杂质的行为,对于获得高质量的纳米ZnO晶体和优异的光电性能具有重要的指导意义。而In掺杂ZnO纳米材料的生长取向、表面形貌和缺陷有着重要的影响,所以本文主要以不同In掺杂含量的ZnO纳米线作为研究对象,通过对生长、光致发光特性及缺陷复合体进行研究,旨在为制备高质量、高性能的ZnO纳米材料提供新的依据。本论文的主要研究工作如下：(1)优化实验参数,采用常规的CVD方法制备In掺杂含量可控的ZnO纳米线。发现In掺杂会改变ZnO纳米线的表面形貌和生长取向,其c-轴[0001]择优取向受到抑制,出现了非常规的[0223]生长方向和由(1010)和(1011)两种晶面组成的锯齿状表面。与常规的ZnO纳米线相比,In掺杂ZnO纳米线具有比表面积大和表面态缺陷低的特点,且具有良好的光催化性能,建立了表面能带弯曲模型对该结果作出了合理的解释。(2)对不同In掺杂含量的ZnO纳米线的低温光致发光谱(PL)进行分析,观察到鲜见的位于3.1eV处的高强度发光峰和一直倍受争议的A线发光峰,而且其强度均与In掺杂含量有关。3.1eV发光峰强度随随温度升高迅速淬灭,大约在180K的温度下完全消失,淬灭激活能约49meV。变激发强度PL结果表明该发射是一个由浅施主到未知受主的DAP复合过程。(3)对In掺杂ZnO纳米线进行表面包覆Al203处理,结果显示3.1eV发射峰和A-line强度在包覆前后没有明显变化,说明这两个发光峰并非来源于表面。A-line极有可能是由In掺杂诱导产生的堆垛层错缺陷引起的。进行Zn气氛和02退火处理,结果表明3.1eV发光峰的起源与Zn空位(VZn)有关。(4)进行EPR和XANES谱测试分析,发现111掺杂ZnO纳米线中的Vzn不是独立存在,而是以InZn-Vzn缺陷复合体的形式存在。通过第一性原理计算,得出InZn-Vzn复合体的离化能为0.23eV并且富氧条件有利于其形成。建立InZn-Vzn的多能级模型解释了3.1eV的发光机理、随温度淬灭现象和49meV激活能的来源。
【作者】段宏峰；
【导师】叶志镇；何海平；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】ZnO；纳米线；生长取向；光催化；光致发光；3.1eV；缺陷复合体；

【参考文献】
[1]王璐.基于区域椭球法的矿区似大地水准面精化研究[D].长安大学,大地测量学与测量工程,2014,硕士.
[2]贾潇潇.利用ALCL大鼠的骨髓CD34~+细胞重建NOD/SCID小鼠细胞免疫功能的实验研究[D].遵义医学院,病理学与病理生理学,2012,硕士.
[3]范凡.WCDMA无线接入网络IP化的设计与实现[D].大连理工大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[4]张岩.马勒《流浪者之歌》音乐与演唱研究[D].天津音乐学院,音乐（专业学位）,2014,硕士.
[5]刘传慧.基于STEP中性文件的产品数据信息提取的研究[D].苏州大学,机械设计及理论,2003,硕士.
[6]王晨.影响乳腺癌预后相关因素的多元分析[D].山西医科大学,病理学,2002,硕士.
[7]欧阳昱.基于超宽带的室内定位算法研究[D].南京邮电大学,无线通信与电磁兼容（专业学位）,2013,硕士.
[8]马光星.ATM信元流的突发度[J].电信工程技术与标准化.1995(04)
[9]刘绍宣.艇用异相氧化催化剂寿命研究[J].舰船科学技术.1993(03)
[10]刁占杰.呼和浩特市麦迪逊花园景观空间分析[D].内蒙古农业大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[11]王硕.高速弹射器的自律分散控制及其信号处理系统开发[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2013,硕士.
[12]张东.工作压力作用效能的同步多维检验研究[D].浙江大学,2006.
[13]李国强.法律人格的相对化分析[D].吉林大学,民商法学,2004,硕士.
[14]文正传.京津济宁光缆干线工程设计简介[J].电信工程技术与标准化.1992(03)
[15]张芳芳.普通和预应力FRP加固梁的数值模拟与理论分析[D].大连理工大学,2008.
[16]徐越.面向高性能计算的分布式内存文件缓存系统[D].华中科技大学,计算机技术,2013,硕士.
[17]刘再时.21世纪初日本政局变动探析[D].辽宁大学,国际关系,2012,硕士.
[18]林韧石.铅笔芯上的“开创性研究”[J].小学生导刊(高年级),2011,02:20-21.
[19]刘旖婧.框架理论下莎剧中多义词Blood的翻译[D].广西师范大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[20]陈建飞.基于伪异步机制的柔性物体碰撞仿真[D].浙江大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[21]肖莉.道德同一性对道德判断及道德行为的影响[D].湖南师范大学,心理健康教育（专业学位）,2013,硕士.
[22]宋鹰,何宗宜,粟卫民.基于Rough集的居民地属性知识约简与结构化选取[J].武汉大学学报(信息科学版),2005,04:329-332.
[23]吴业东.外源生长调节剂对仙客来生长与开花的影响[D].东北农业大学,果树学,2003,硕士.
[24]金颖.思想政治教育视域中的意识形态安全问题研究[D].兰州大学,思想政治教育,2013,硕士.
[25]龚云霞.民族出版改革和发展的方向、瓶颈与张力研究[D].云南大学,公共管理,2012,硕士.
[26]钱忠平,蔡希玲,赵波.一种自动识别和压制地震资料中高频噪声的方法[J].石油地球物理勘探,1997,03:318-326+462.
[27]彭冬雪.新型城镇化背景下我国西部城乡一体化模式研究[D].西南民族大学,区域经济学,2014,硕士.
[28]娄高翔.工程机械液压管件生产计划调度系统的设计研究[D].长安大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[29]胡测.基于FPGA的便携式红外与可见光图像融合系统研究[D].南京理工大学,光学工程,2013,硕士.
[30]崔文博.基于脉冲神经网络的图像分割研究[D].西北师范大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[31]王俭成.北川地区典型林分土壤抗蚀性与抗冲性研究[D].北京林业大学,农业生物环境与能源工程,2013,硕士.
[32]韦苏娟.教育公平视野下的教师行为研究[D].首都师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[33]杨欣韵.中国传统音乐视唱与“唸—诵—吟—唱”[D].中国音乐学院,音乐学,2012,硕士.
[34]尚念磊.现代建筑室内节能设计发展趋向研究[D].山东师范大学,设计艺术学,2013,硕士.
[35]张玉婷.论《监护人卡斯滕》与《布登勃洛克一家》中的家庭没落[D].复旦大学,德语语言文学,2012,硕士.
[36]陈兰.非常规突发事件下个体非理性抢购行为的影响因素研究[D].西南交通大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[37]薛明珠.社会主义核心价值观系统论分析[J].北京工业大学学报(社会科学版),2014,03:45-49.
[38]廖宏宇.风载对大口径光电望远镜跟踪误差的影响分析[D].中国科学院研究生院（光电技术研究所）,检测技术及自动化装置,2014,硕士.
[39]冯晓龙.基于用户行为分析的P2P流媒体推荐系统研究[D].北京交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[40]柳凤玲.STAT3、Bcl-2在胆囊癌中的表达及意义[D].遵义医学院,外科学（专业学位）,2012,硕士.
[41]杨超.非洲狗尾草种子休眠人工破除方法初步研究[D].云南农业大学,草业科学,2013,硕士.
[42]陈小春,陈志辉.多主体参与的旅游服务创新研究综述[J].湖南商学院学报,2014,01:95-99.
[43]蒋娜.城市公共交通装备发展对经济增长的影响研究[D].北京交通大学,应用统计（专业学位）,2013,硕士.
[44]施庆.城市社区社会组织在社区治理中的功能研究[D].华东理工大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[45]丁方伟.基于计算迁移的智能手机节能策略[D].大连理工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[46]吕晓敏.亚波长光栅反射镜[D].华侨大学,电子科学与技术,2013,硕士.
[47]胡中平.用瞬时振幅进行图像重建的方法[J].石油地球物理勘探,1990,05:578-583+593+646.
[48]李萍,张道宏.论商务智能的应用与架构[J].西安邮电学院学报,2005,02:8-10+33.
[49]姚颖.私募股权投资中的企业估值方法研究[D].南京大学,工业工程（专业学位）,2013,硕士.
[50]王帆.基于UML的形式化规范说明研究[D].天津大学,计算机软件与理论,2004,硕士.