作為一種金屬氧化物半導體材料,ZnO（氧化鋅）的禁帶寬度為3.37 eV,激子結(jié)合能為60 meV,遠高于其他寬禁帶半導體材料,在光電器件領(lǐng)域中具有廣泛的應用前景,可應用于發(fā)光材料、光催化劑、太陽能電池以及光電探測器等。目前,研究人員采用不同的合成方法制備ZnO薄膜,并對ZnO薄膜摻雜不同元素,實現(xiàn)對ZnO薄膜光電性能的調(diào)控。本文通過簡單的水熱合成方法制備ZnO納米棒陣列膜,并以醋酸鎳為Ni源,對ZnO納米棒陣列膜進行表面修飾,經(jīng)過退火處理獲得Ni摻雜的ZnO納米棒陣列膜。采用SEM、XRD、PL以及XPS等測試方法對Ni摻雜的ZnO納米棒陣列膜進行結(jié)構(gòu)表征,通過自制的光電性能平臺進行光電性能的測試,并對Ni摻雜的機理進行了探討。本研究主要分為兩部分,第一部分是通過水熱方法合成純ZnO納米棒陣列膜,然后在不同醋酸鎳濃度溶液中,采用浸漬提拉法,制備不同濃度Ni摻雜的ZnO納米棒陣列膜,通過自制的光電性能平臺進行光電性能的測試。研究結(jié)果表明,Ni摻雜并不影響ZnO納米棒陣列膜的晶體結(jié)構(gòu),但改變了晶格常數(shù)的大小,進而使得（002）衍射峰發(fā)生了偏移。摻雜Ni增強了ZnO納米棒陣列膜的光電響應度... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

ZnO的三種晶體結(jié)構(gòu)：（a）氯化鈉式八面體結(jié)構(gòu)；（b）立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)；（c）六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)

圖 1.2 六方纖鋅礦 ZnO 晶體的原子點陣示意圖[27]Figure 1.2 Atomic lattice diagram of hexagonal wurtzite ZnO crystal.[27]帶結(jié)構(gòu)nO 的熱力學穩(wěn)定相為六邊纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其禁帶寬度為 3.37 eV。ZnO 的能圖見圖 1.3，該能帶結(jié)構(gòu)給出的是電子單粒子（即電子或空穴）狀態(tài)。Zn接帶隙半導體，在布里淵區(qū)的同一點，即 K=0，具有最高價帶和最低導帶B 和 CB）的全局極值，即我們通常所說的價帶頂和導帶底。最低的 CB 由 Zn2+的空 4s 態(tài)或反鍵 sp3混合態(tài)形成的，并具有 Γ1 對稱性。最高的 V源于被占據(jù)的 2p 軌道或鍵合的 sp3軌道，在六邊形晶體場的影響下無自兩種狀態(tài)，Γ5 和 Γ1。價帶可以分為 A 帶、B 帶和 C 帶，分別代表著重空以及受到晶體場作用。A 帶、B 帶以及 C 帶均具有一個極值且位于同一 Γ在自旋軌道的相互作用下會分開較小的距離，通常忽略不計[29]。

圖 1.2 六方纖鋅礦 ZnO 晶體的原子點陣示意1.2 Atomic lattice diagram of hexagonal wurtzite 定相為六邊纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其禁帶寬度為 能帶結(jié)構(gòu)給出的是電子單粒子（即電子，在布里淵區(qū)的同一點，即 K=0，具有最局極值，即我們通常所說的價帶頂和導s 態(tài)或反鍵 sp3混合態(tài)形成的，并具有 Γ1 2p 軌道或鍵合的 sp3軌道，在六邊形晶 和 Γ1。價帶可以分為 A 帶、B 帶和 C 帶場作用。A 帶、B 帶以及 C 帶均具有一個相互作用下會分開較小的距離，通常忽略

【參考文獻】：
期刊論文
[1]CdS/CH3NH3PbI3共敏化ZnO太陽能電池的光伏性能研究[J]. 張培松,陳紅,欒紅梅,陳鋼,龐振宇,楊麗麗.  吉林師范大學學報(自然科學版). 2015(03)
[2]納米ZnO氣敏傳感器研究進展[J]. 宣天美,尹桂林,葛美英,林琳,何丹農(nóng).  材料導報. 2015(01)
[3]ZnO納米棒陣列、納米片及其發(fā)光和光催化特性[J]. 顧留洋,王樹林.  功能材料. 2015(03)
[4]ZnO納米線/棒陣列的水熱法制備及應用研究進展[J]. 郝銳,鄧霄,楊毅彪,陳德勇.  化學學報. 2014(12)
[5]摻雜ZnO光催化劑研究進展[J]. 秦祖贈,蘇通明,蔣月秀,劉瑞雯,劉自力.  工業(yè)催化. 2014(03)
[6]Cu2O-ZnO太陽能電池的研究進展及磁控濺射法制備Cu2O-ZnO異質(zhì)結(jié)的研究（英文）[J]. 楊美佳,朱麗萍.  發(fā)光學報. 2013(02)
[7]晶種輔助化學水浴合成Al摻雜ZnO納米棒陣列[J]. 王璟,陳小焱,張增明,丁雨田.  硅酸鹽學報. 2012(12)
[8]摻N納米ZnO的制備及光催化活性[J]. 王雪靜,朱芳坤,胡林峰.  硅酸鹽學報. 2012(09)
[9]金屬有機化學氣相沉積法制備ZnO和ZnO:Ni薄膜及其特性分析[J]. 王輝,王瑾,趙洋,趙龍,趙旺,史志鋒,夏曉川,馬艷,杜國同,董鑫.  高等學�；瘜W學報. 2011(12)
[10]ZnO薄層對體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池性能的影響[J]. 楊少鵬,李占峰,趙艷新,劉博雅,劉賢豪,紀雪梅.  人工晶體學報. 2011(03)

博士論文
[1]氧化鋅納米材料光學性能與光催化性能的研究[D]. 肖姍姍.吉林大學 2015
[2]ZnO材料的制備及其性能研究[D]. 孫海波.山東師范大學 2010
[3]ZnO半導體光電材料的制備及其性能的研究[D]. 呂建國.浙江大學 2005

碩士論文
[1]NiO/ZnO基半導體異質(zhì)結(jié)及MgNiO固溶體薄膜的制備與性能研究[D]. 楊治國.浙江大學 2011



本文編號：3228865