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基本信息

項(xiàng)目名稱：
獨(dú)特花簇結(jié)構(gòu)ZnO納米薄膜的制備及其光學(xué)性能研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本工作采用一種簡(jiǎn)單而獨(dú)特的熱氧化制備方法，獲得一種具有獨(dú)特“花簇結(jié)構(gòu)”形貌特征的ZnO納米薄膜，之前未見報(bào)道，這種“花簇”結(jié)構(gòu)花瓣由厚度約70納米的薄片組成，夾雜直徑約20nm的納米線‘花蕊’，由于其獨(dú)特的層次結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出一些獨(dú)特的物理特性。
詳細(xì)介紹：
本工作采用一種簡(jiǎn)單而獨(dú)特的熱氧化制備方法，獲得一種具有獨(dú)特“花簇結(jié)構(gòu)”形貌特征的ZnO納米薄膜，之前未見報(bào)道，這種“花簇”結(jié)構(gòu)花瓣由厚度約70納米的薄片組成，夾雜直徑約20nm的納米線‘花蕊’，由于其獨(dú)特的層次結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出一些獨(dú)特的物理特性。薄膜結(jié)構(gòu)中的納米線特別是納米片對(duì)光具有高通透性；材料的吸收光譜和熒光光譜分析表明，樣品在非常寬的范圍的多個(gè)波段都存在熒光發(fā)射。PL譜顯示，樣品在514nm光源激發(fā)下，在可見光區(qū)的紅光段有熒光發(fā)射,紫外和可見吸收光譜顯示，在紫光區(qū)的399納米、415納米和435納米附近有明顯的吸收峰，在近紫外的315納米和390納米附近有強(qiáng)的吸收峰，其中吸收光譜390nm波長(zhǎng)附近陡峭的“臺(tái)階”是一個(gè)非常奇異現(xiàn)象。文章從機(jī)理上簡(jiǎn)要討論了各種波長(zhǎng)發(fā)射的可能，并將自己的工作與別人的工作進(jìn)行了對(duì)比分析和討論。

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

1、在參與指導(dǎo)教師科研工作的過(guò)程中，通過(guò)系列具有獨(dú)立性的實(shí)踐和探索，培養(yǎng)自身的綜合能力和創(chuàng)新能力。 2、探索一種簡(jiǎn)單但獨(dú)特的納米薄膜的制備方法，制備得到系列獨(dú)特形貌結(jié)構(gòu)的ZnO納米薄膜材料。研究所獲得的具有獨(dú)特形貌結(jié)構(gòu)的ZnO納米薄膜材料的各種物理性能尤其是光學(xué)性能

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

（1）實(shí)驗(yàn)制備得到一種獨(dú)特“花簇”形貌結(jié)構(gòu)的ZnO納米薄膜，這種結(jié)構(gòu)之前未見報(bào)道。（2）紫外可見吸收光譜以及光致發(fā)光譜表明，樣品在較寬范圍的多個(gè)波段都存在熒光發(fā)射，這是不多見的。（3）具有獨(dú)特“花簇”形貌結(jié)構(gòu)的ZnO納米薄膜展現(xiàn)了獨(dú)特的物理性能特征，其中吸收光譜390nm波長(zhǎng)附近的“臺(tái)階”就是一個(gè)非常值得深入探討和研究的奇異現(xiàn)象。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

1. 得到的獨(dú)特結(jié)構(gòu)的ZnO納米薄膜材料具有獨(dú)特的光學(xué)性能，其高折射率性質(zhì)可用于光學(xué)儀器的透鏡材料的制備，尤其是納米器件的制作。材料的發(fā)光性能可用于制備發(fā)光元件，有著廣闊的應(yīng)用前景。 2. 所得材料比表面積大，在制作敏感性元件方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。 3. 簡(jiǎn)單獨(dú)特的制備方法，對(duì)制備條件要求不高，一旦實(shí)現(xiàn)器件化，將有利于大規(guī)模生產(chǎn)，且由于制備成本較低，也會(huì)有非常廣闊的市場(chǎng)前景。

學(xué)術(shù)論文摘要

本工作采用一種簡(jiǎn)單而獨(dú)特的熱氧化制備方法，獲得一種具有獨(dú)特“花簇結(jié)構(gòu)”形貌特征的ZnO納米薄膜，之前未見報(bào)道，這種“花簇”結(jié)構(gòu)花瓣由厚度約70納米的薄片組成，夾雜直徑約20nm的納米線‘花蕊’，由于其獨(dú)特的層次結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出一些獨(dú)特的物理特性。薄膜結(jié)構(gòu)中的納米線特別是納米片對(duì)光具有高通透性；材料的吸收光譜和熒光光譜分析表明，樣品在非常寬的范圍的多個(gè)波段都存在熒光發(fā)射。PL譜顯示，樣品在514nm光源激發(fā)下，在可見光區(qū)的紅光段有熒光發(fā)射,紫外和可見吸收光譜顯示，在紫光區(qū)的399納米、415納米和435納米附近有明顯的吸收峰，在近紫外的315納米和390納米附近有強(qiáng)的吸收峰，其中吸收光譜390nm波長(zhǎng)附近陡峭的“臺(tái)階”是一個(gè)非常奇異現(xiàn)象。文章從機(jī)理上簡(jiǎn)要討論了各種波長(zhǎng)發(fā)射的可能，并將自己的工作與別人的工作進(jìn)行了對(duì)比分析和討論。

獲獎(jiǎng)情況

（1）2011年3月在第六屆學(xué)生課外科技創(chuàng)新大賽獲校級(jí)“特等獎(jiǎng)”。 （2）2011年5月在云南省第六屆大學(xué)生課外科技創(chuàng)新大賽獲省級(jí)“一等獎(jiǎng)”。

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

ZnO作為近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的近紫外發(fā)光材料，目前已成為熱門的研究課題。早在1994年，浙江大學(xué)硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉志鎮(zhèn)教授課題組就開展了ZnO材料的研究工作，并成功生長(zhǎng)了高度c軸擇優(yōu)取向的ZnO晶體薄膜，是國(guó)內(nèi)最早開展ZnO研究的單位之一。近期，人們依據(jù)ZnO材料的特性，將注意力偏聚于材料的摻雜制備方面，1997 年，日本Yzmanashi大學(xué)的Kazunori Mine-gishi等人用含有Zn的ZnO粉末作為源材料在藍(lán)寶石上生長(zhǎng)ZnO膜;2000年,日本Sjizuoka大學(xué)的Aoki等利用準(zhǔn)分子激光將磷摻雜于ZnO薄膜中生長(zhǎng)出P型ZnO,1999年,日本Kochi大學(xué)的Yamamoto等研究了N，Al 聯(lián)合摻雜，獲得施、受主聯(lián)合摻雜的P型ZnO;2001年,美國(guó)的Missouri州立大學(xué)的Ryu等人人首次用脈沖激光融蝕法在（100）面GaAs基片上采用砷摻雜獲得P型ZnO膜。國(guó)內(nèi)許多研究小組在致力于ZnO方面的研究工作，為最終制備ZnO基紫-藍(lán)光二極管和激光器等光電器件而努力工作著。蘭州大學(xué)龔恒翔用磁控濺射法在玻璃襯底上制備的氧化鋅薄膜的透過(guò)率譜看到了紅光段的吸收現(xiàn)象。林碧霞、傅竹西等用直流反應(yīng)濺射方法淀積的ZnO 薄膜在空氣中不同熱處理溫度所得到的光致發(fā)光光譜?？吹皆谙嗤瑲夥障聼崽幚? 隨熱處理溫度升高綠光強(qiáng)度增大, 紫外強(qiáng)度先增后減。他們實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:此氧化鋅薄膜在390nm附近存在近紫外發(fā)光，520nm附近處有黃綠光發(fā)射；研究表明，ZnO納米材料具有各種優(yōu)良的性能，在現(xiàn)代工業(yè)中起著非常重要的基礎(chǔ)作用，ZnO是一種新型的直接帶隙寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，這種半導(dǎo)體材料具有熱穩(wěn)定性高、抗輻射性好、生物兼容性、外延生長(zhǎng)溫度低、成膜性好、能夠進(jìn)行濕法刻蝕等優(yōu)點(diǎn)，而且，ZnO無(wú)毒無(wú)污染，是一種綠色環(huán)保型材料。在納米領(lǐng)域也表現(xiàn)優(yōu)異，擁有各式各樣的納米結(jié)構(gòu)，如量子點(diǎn)、納米線、納米管、納米棒、納米環(huán)等等，利用ZnO納米材料具有比氮化鎵更加優(yōu)異的光電性能，可實(shí)現(xiàn)性能良好的ZnO基納米光電器件。所以，ZnO被人們認(rèn)為是一種新一代的半導(dǎo)體光電材料，它不僅可以作為氮化鎵的替代材料，更可以開創(chuàng)許多新的運(yùn)用領(lǐng)域，具有十分廣闊的運(yùn)用前景。
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