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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 氧化鋅納米材料獨(dú)特的光電特性
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 數(shù)理
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 我們對(duì)一維ZnO納米材料的研究焦點(diǎn)為如下四個(gè)方面：（1）生長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(duì)傳導(dǎo)載流子三維限域效應(yīng)，在制作光電子學(xué)納米器件方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 在90年代以前，ZnO作為陰極射線(xiàn)熒光粉一直得到人們的廣泛研究，自1991年開(kāi)始，ZnO熒光粉又在平板顯示器領(lǐng)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(bào)道，人們掀起了對(duì)其在紫外發(fā)光領(lǐng)域更加狂熱的研究。在日本科學(xué)家Iijima發(fā)現(xiàn)了碳納米管之后，科學(xué)家的注意力迅速集中到對(duì)一維納米結(jié)構(gòu)的研究上來(lái)。2001年，P. D. Yang小組制備出高取向度的單晶ZnO納米陣列，開(kāi)創(chuàng)了研究氧化鋅一維納米材料的新時(shí)代。自此之后，對(duì)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(shí)間，各種形貌的準(zhǔn)一維ZnO納米結(jié)構(gòu)和以一維ZnO納米結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的納米組裝體被成功地合成，其中包括納米線(xiàn)、納米帶、納米棒、納米針、納米四角針、納米梳、納米網(wǎng)絡(luò)、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(shí)，人們還對(duì)一維氧化鋅納米材料的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、氣敏等性質(zhì)進(jìn)行了研究。例如，Huang小組對(duì)所制備的ZnO納米線(xiàn)陣列的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。他們觀測(cè)到受激發(fā)射現(xiàn)象。Yu等人把ZnO納米針陣列作為場(chǎng)發(fā)射的陰極，對(duì)場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)進(jìn)行了研究，認(rèn)為ZnO納米針陣列表現(xiàn)出良好的場(chǎng)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(bào)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(xiàn)所制備的晶體管的氧敏特性，氧化鋅納米線(xiàn)的激光發(fā)射和波導(dǎo)，Pt/ZnO肖特基二極管，等等。合成納米材料的終極目標(biāo)就是制成具有特定功能的納米器件，在應(yīng)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(bào)道了氧化鋅取向生長(zhǎng)納米線(xiàn)制成的納米發(fā)電機(jī)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(wèn)題、實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)納米器件開(kāi)啟了新的篇章。 另一方面，在研究一維納米半導(dǎo)體材料的過(guò)程中，摻雜的作用不可忽視。因?yàn)閾诫s可以改變晶體的生長(zhǎng)習(xí)性，改變準(zhǔn)材料的形貌并明顯改善材料的光電性質(zhì)，及改變半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類(lèi)型，所以摻雜也是準(zhǔn)一維半導(dǎo)體納米材料研究的一個(gè)重要方面。由于存在著較強(qiáng)的自補(bǔ)償效應(yīng)，未摻雜的ZnO通常呈現(xiàn)n型導(dǎo)電性，所以對(duì)于ZnO而言,高的電子濃度更容易獲得。為了實(shí)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(mǎn)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(xué)術(shù)性的研究?jī)r(jià)值。
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作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)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(diǎn)，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(tuán)隊(duì)研究思路
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 整個(gè)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(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 在紫外激光器、LED等器件上有著巨大應(yīng)用潛力
學(xué)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(jiǎng)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(diǎn)多，被評(píng)為年度熱點(diǎn)文章。
參考文獻(xiàn)
- 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(lèi)課題研究水平概述
- 在90年代以前，ZnO作為陰極射線(xiàn)熒光粉一直得到人們的廣泛研究，自1991年開(kāi)始，ZnO熒光粉又在平板顯示器領(lǐng)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(bào)道，人們掀起了對(duì)其在紫外發(fā)光領(lǐng)域更加狂熱的研究。在日本科學(xué)家Iijima發(fā)現(xiàn)了碳納米管之后，科學(xué)家的注意力迅速集中到對(duì)一維納米結(jié)構(gòu)的研究上來(lái)。2001年，P. D. Yang小組制備出高取向度的單晶ZnO納米陣列，開(kāi)創(chuàng)了研究氧化鋅一維納米材料的新時(shí)代。自此之后，對(duì)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(shí)間，各種形貌的準(zhǔn)一維ZnO納米結(jié)構(gòu)和以一維ZnO納米結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的納米組裝體被成功地合成，其中包括納米線(xiàn)、納米帶、納米棒、納米針、納米四角針、納米梳、納米網(wǎng)絡(luò)、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(shí)，人們還對(duì)一維氧化鋅納米材料的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、氣敏等性質(zhì)進(jìn)行了研究。例如，Huang小組對(duì)所制備的ZnO納米線(xiàn)陣列的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。他們觀測(cè)到受激發(fā)射現(xiàn)象。Yu等人把ZnO納米針陣列作為場(chǎng)發(fā)射的陰極，對(duì)場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)進(jìn)行了研究，認(rèn)為ZnO納米針陣列表現(xiàn)出良好的場(chǎng)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(bào)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(xiàn)所制備的晶體管的氧敏特性，氧化鋅納米線(xiàn)的激光發(fā)射和波導(dǎo)，Pt/ZnO肖特基二極管，等等。合成納米材料的終極目標(biāo)就是制成具有特定功能的納米器件，在應(yīng)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(bào)道了氧化鋅取向生長(zhǎng)納米線(xiàn)制成的納米發(fā)電機(jī)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(wèn)題、實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)納米器件開(kāi)啟了新的篇章。
