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(材料物理与化学专业论文)低维zno纳米结构的可控合成及其性能研究.pdf.pdf 免费下载
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a b s t r a c t i n t h i sm e s i s ,as e r i e so fn o v e lm o r p h o l o g i e so fn a n o s t r u c t u r e ss u c ha sz n o t e t r a p o d sa n dq u a s i - a l i g n e dt e m a r yz n c d on a n o r o d sw e r es y m h e s i z e df o rt h ef i r s t t i m eb a s e do nat y p i c a lt h e m l a le v a p o r a t i o np r o c e s s i na d d i t i o n ,t h cg r o 砌 m e c h a j l i s ma n dp h o t o l u m i n e s c e n c ec h a r a c t c r i s t i c so fz n ot e t m p o d sw e r ed e e p l y d i s c u s s e d a 1 s o ,t l l eg r o w t hm e c h a n i s ma n dl o w t e m p e r a t 【l r eo p t i c a lp r o p e n i e so f 协m a f yq u a s i a l i g n e dz n 0n a n o r o d sw e r ei n v e s t i g a t e d 。t h ei m p o r t a f l tr e s u l t so b t a i n e d a r ea sf 0 1 】o w s : 1 t h r e ek i n d so ft e t r a p o d l i k ez n on a l l o s t m c t u r e sh a v e b e e ns y n t h e s i 2 e d s i m u l t a n e o u s l yi nd i f f 矗e n tr e g i o n so ft 1 1 es 锄ep r e p a r a t i o n 印p a r a t u sb yr a p i d l y h e a t i n gz i n cp o w d e r ,i nw m c ht w ok i n d so fn o v e lt e t r a p o d i i k ez n on a n o c r y s t a l s w i t hh e x a g o n a ln e e d l e da n s 趾dp y r a i n i dt i p 砌sw e r ef i r s tr e p 。r t e do x y g e n c o n c e m r a t i o ni sd e e m e da st h ec r i t i c a le x p e r i m e n t a lp a r 锄e t e rf o rt h ef o r m a t i o n o fd i 疵r e n tm o r p h 0 1 0 9 i e so fz n oi l a i l o s t n l c t u r e s e d sa n dp lm e a s u r e m e n t s s h o wt i l a tt l l ez n on a n o c r y s t a l sw i t hh c x a g o n a lc y l i n d e ra m l sa r l dp y r a m i dt i p a n n sh a v eh i g hs t o i c h i o m e t r i cp r o p o r t i o n sa n dg o o dc r y s t a lq u a l i t i e s ,w h i l et h e z n on a n o c r y s t a lw i t hh e x a g o n a ln e e d l e da 咖sh a sa1 0 ws t o i c h i o m e t r i c p r o p o r t i o na n dr e l a t i v e l yp o o rc r y s t a lq u a l i t y a n n e a i e di i lo x y g e n 锄b i e n tc a 士1 s l i g h t l yi m p r o v e s 也ec r y s t a lq u a l i t yo fm e z n on a l l o c r y s t a l ,w h i l ea n n e a l e di na i r a n dv a c u u m 甜1 b i e n t ,i t sc r y s t a l l i n eq u a l i 够d e t e r i o r a t e s 2 as e r i e so fq u a s i - a l i g n e dz n c d os i n g l e c r y s t a ln a l l o r o d s 谢md i f f e r e n tc d c o n t e n tw e r ep r 印a r e df o rt h ef i r s tt i m eb yu s i n g 吐1 e m l a le v 印o r a t i o no fz na n d c d c l 2o ns is u b s t r a t e s 州t hm ep r e s e n c eo fa uc a t a l y s t n em a x i m u mc d c o n t e n t 啪su pt oa b o u t16 7a t ,w 1 1 i c hw a s8 i 朗i 矗c 姐t l yl a r g e rt h a n 也e m e r i l l o d y n a m i cs o l i ds 0 1 u b i l i t yl i m i t s n o t a b l y ,晰t l l 恤ec dc o m e mi n c r e a s i n t h eu l t r a v i o l e t ( u v ) n e a r - b a n d e d g e ( n b e ) e m i s s i o nw a sr e d s h i 丘e dt o4 0 7n m ( 3 0 4e v ) 丘o m3 8 6n m ( 3 ,2 1e v ) t 1 l ed i r e c tm o d u i a t i o no fb a n dg a pc a u s e db y c ds u b s t i t u t i o ni sr e s p o n s i b l ef o rm er e ds h i f i , 1 3 r 锄a 1 1s p e c c r u mr e v e a l e dt 【1 a t 血ee 2 ( h i g h ) m o d eo f 也ez n c d 0n a l l o r o d sw j t h c dc o n t e mo f1 6 ,7a t s h m e dt o w a r dm eh i g h e rf r e q u e n c ys i d eb y5c mw i m 陀s p e c tt ot l l a to fp u r eb u l kz n o ,c o r r e s p o n d i n gt ob i a x i a lc o m p r e s s i v es t r e s so f 1 1 4g p a t h en e a r b a n d e d g e ( n b e ) e m i s s i o no fz n c d or e d s h i f t e dt o30 4c v d u et oc ds u b s t i t u t i o n t h ed e f e c t - r c l a t e d 锄i s s i o ne x h i b i t e da n o m a l o u sp h 。n o n r 印l i c a sw i i ha 1 1e n e r g yo f1 0 2m e v ,w l l i c hp r o v i d e sav a l u a b l ew a yi nc u r r e m e f - f o r tt or e a i i z et h ez n o - b a s e d o p t o e i e c t m n i cn a n o - d e v i c e s 4 t e m p e r a t u r e - d 印e n d e n tp ls p e c t r ao f 血ez n c d on 姐o r o d sw i mc dc o n t e n to f 16 7a t s h o wt h a te a c hs p e c t r u md i s p l a y sa ni n t e n s en e a r - b a n d _ e d g e ( n b e ) e m i s s i o na r o u n d3 1e v a sw e ua saw e a kd e f e c t r e l a t e db a n da r o u n d2 5ev a t l o w t e m p e r a t u r e s ,t h en b e b a l l dc o n s i s 乜o f t l l r e ep e a l 【sa t3 2 3 ,3 1 6 ,a n d3 ,0 6e v f r o mt i m e i n t e g r a t e da n dt i m e - r e s 0 1 v e dp la 1 1 a l y s e s ,w es u g g e s tt h a tt h ep e a ka t 3 0 6e vi sa s s o c i a t e dw i t hc a 玎i e 巧i o c a l i z e da tp o t e n t i a lm i n i m ai n d u c e db yc d s p a t i a ii n h o m o g e n e o u sd i s t r i b u t i o ni nz n c d oa l l o y s ,t h ep e a ka t3 i6e vi s a t 打i b u t e dt ot h ee x c i t o n i ce m i s s i o no fz n c d o 、v h i l et h ep e a ka t3 2 3e vi s a s c r i b e dt ob o u n de x c i t o n si nz n o 5 t e m a r y z n c d o s i n g l e - c r y s t a l b r a m b l e 一1 i k en a n o s t r u c t i l r e sw i t hac d i n c o r p o r a t i o no fa b o u t6 7a t w e r es y n t h e s i z e do na un a n o p a r t i c l e 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n d r i c a lw i r e s 【1 5 - 2 2 】a n dr o d s 2 3 2 5 】, c o a x i a l 2 6 】8 n db i a x i a lc a b i e s 2 7 】,“b b o n so rb e n s 2 8 ,2 9 ,s h e e t s 3 0 1 ,a n d d i s k e t t e s 3 1 s of a r ,t h ei n v e s t i g a t i o no fo x i d en a n o s t r u c t u r e sh a sa t h a e t e dc o n s i d e r a b l ea t t e m i 。n , a n das 两e so fs y l l m e s i sm e t h o d sh a v eb c e nd e v e l o p e d t h e s es y n t l l e t i ca p p r o a c h e s c a nb eg e n e r a u yc l a s s i f l e di n t os e v e r a lc a t e g o r i e s :v a p o r p h a s eg r o w t hi n c l u d i n g t h e r m a l e v a p o r a t i o n , c h e m i c a l v a p o r _ p h a s ed e p o s i t i o n ,m e t a l o 毽a 1 1 i c c h e i i l i c a l v a p o r - p h a s ed e p o s i t i o n ,a r c d i s c h a 昭e ,l a s e ra b l a t i o n ,c t c ,s 0 1 u t i o n - p h a s eg r o w t h , s 0 1 一g e l ,t e m p l a t e b a s e dm e t l l o d s ,e t c a m o n gt h e s ea p p m a c h e s ,t h e m l a le v a p o r a t i o n 记 t 1 1 eo n em o s tc o m m o n l ye m p l o y e di nt h ei n v e s t 远a t i o no fo x i d en a n o s t m c t u r e i np r i n c i p l e ,血et l l e m l a le v a p o r a t i o nt e c l l i l i q u ei sas a m p l ep r o c e s si nw h i c h c o n d e n s e do rp o w d e rs o u r c e sm a t e r i a l si s a r ev a p o r i z e da ta 王le l e v a t e dt e m p e r a t u r e a n dt h er e s u l t a n tv a p o rp h a s eu 1 1 d e rc e r t a i nc o n d i t i o n st e m p e r a t u r e ,p r e s s u r e , a t m o s p h e r e ,s u b s t r a t e ,e t c t of b 玎nt h ed e s i r e dp r o d u c t s t h ep r o c e s s e sa r eu s u a i i y c o n d u c t e di nat u b ef h m a c e z n o ,ai i v ic o m p o u n ds e m i c o n d u c t o rw i t haw i d ed i r e c tb a n dg 印o f 3 3 7e v ,i s r c g a r d e da sap r o m i s i n gm a t e r i a li na p p l i c a t i o n so fs h o n w a v e l e n 出ho p t o e l e c t r o n i c d e v i c e ss u c ha su l t r a v i o l e tl i g h te m i t t i n gd i o d e ( l e d ) a n d1 a s e ro x i d e ( l d ) d u et oi t s l a r g ee x c i t 。工l i cb i n d i n ge n e r g yo f 6 0m e v ,州c hl e 8 d st oe x t r e m es t a b i l i t yo f e x c i t o n s a tr o o mt e m d e r a t u r ea 1 1 de n a b l e sd e v i c e st on m c t i o na tal o wt h f e s h o l dv o l t a g e s o , o u rr e s e a r c hw mf o c u so nt h es y n 也e s i sa n dc h a r a c t e r i z a 廿o no f1 1 0 v e l n a n o s t m c t u r e so fz n oa n dz n o b a s e dc o m p o u n d sa sw e l la sm e i rp r o p e r t i e sb yu s i n g t h et h e r m a le v a d o r a t i o ni nac o n v e f n i o n a l t u b ef u r 工1 a c e 1 2 o b j e c t i v eo f t h i st h e s i s i nt h i ss t u d y ,m u c ha t t e n t i o nh a sb e e nf o c u s e do nm ep r e p a r a t i o no fv a r i o u sn e w t y p e so fz n on a n o s t r u c t u r e s ,e s p e c i a l l yo no n e d i m e n s i o n a lo rq u a s i 。o n e d i m e n s i o n a l f l d ) z n oa sw e l la s z n o - b a s e dc o m p o 吼d s t h ep u r p o s eo fm i ss t u d yi st ( ) s y n t h e s i z en e wt y p e so fz n c d on a n o r o d su s i n gc o n v e n t i o n 甜t h e 珊a le v a p o r a t i o n p r o c e s s t h j st h e s i si sc o m p o s e do f t l l ef 0 1 l o w i n g 7c h a p t e r s : c h a p t e rl d e s c r i b e si n t r o d u c t i o no f m et h e s i s ,a n do v e “i e w st h eb a c k g r o u n do f1d z n oa n dz n c d on a n o s t m c t u r e sr e l a t e dt ot 1 1 i ss t u d y c h a p t e r2s h o w sm es t u d yo nn o v e lz n on a l l o t c t r 印o d s ,i n c l u d i n gm e i rs y n t h e s i s , s t r u c t u r e ,p h o t o l u m i n e s c e n c e ,a i l dg r o w m m e c h a n j s m i nc h a p t e r3 ,as e r i e so fq 1 1 a s i g n e dz n c d 0s i n 9 1 e c r y s t a ln a n o r o d sw i t h d i f f e r e n tc dc o n t e n tw e r ep r e p 批db yu s i n g 也e 啪1e 、印。删o no fz na n dc d c l 2o n s is u b s t r a t e sw i t ht h ep r e s e n c eo fa uc a t a l y s t t h e r o o m t e m p e r a t u r e o h o t o l u m i n e s c e n c ea n df o n i l a t i o nm e c h a f l i s mo f m e s ez n c d on a n o r o d sw e r es t u d i e d i nc h a p t e r4 ,r a m a ns p e c t r u mo f t h cz n c d on a n o r o d sw i t l lc dc o n t e n to f1 6 7a t 啪r ei n v e s t i g a t e dt or e v e a lt h ci n n u e n c eo fc dd 叩i n go ns t r e s sc h a r a c t e r i s t i c so f d n a n o r o d s i nc h 印t e r5 ,t i m e - i n t e g r a t e da i l dt i m e r e s 0 1 v e dp lo f 也ez n c d 0n a n o r o d sw i _ 【1 1c d c o n t e n to f16 7a t w e r ed e 印l yi n v e s t i g a t e d i n c h 印t e r6 ,t e m a r y z n c d 0 s 访g l e c r y s t a l b r a m b l e l i k en a n o s t r u c t u r ew a s s y n t h e s i z e da i l di t sg r o w t l lm e c h a n i s mw a sd e 印l yd i s c u s s e d i nc h a p t e r7 ,a l lt 1 1 er c s u l t sa r er e m a r k e da n dt h e i r 如t u r e 印p l i c a t i o n sa r ep r o p o s e d 1 3 r e f e r e n c e s 1 z l w a n & z c k a n g ,凡玎c 巧。n 口z 口玎d 5 锄讲f 彻把,f 瓜,p l e n u m ,n e w y o r k ,1 9 9 8 【2 k v a f l l l e u s d e n ,w _ l w a r r e n ,c h s e a g e r ,d r t a l l a n t ,j a v o i 寸,b e g n a d e , j a p p l p h y s 7 9 ( 1 9 9 6 ) 7 9 8 3 【3 s i q i m a ,v a m 增3 5 4 ( 1 9 9 1 ) 5 6 【4 】n gc h o p r a ,r t j l u y k e n ,k c h e ”ey ,v h c r e 印i ,m lc o h e n ,s gl o u i e ,a z e t t l ,抬n c p2 6 9 ( 1 9 9 5 ) 9 6 6 5 e b e n g u ,l d m a r k s ,p z 缈月p v 三已继8 6 ( 2 0 0 1 ) 2 3 8 5 6 a r 0 t h s c h 订d ,j s l o a n ,r t e 衄e ,j 彳删e 巩胁c 1 2 2 ( 2 0 0 0 ) 5 1 6 9 7 】fk r u m e i c h ,h j m u h r ,m n i e d e r b e r g e r ,f b i e r i ,b s c h n y d er ,r n e s p e r ,爿m c p m 舶c1 2 1 ( 1 9 9 9 ) 8 3 2 4 8 m r e m s k 碣a m r z e l z s k r a b a ,a j e s m ,m c e h ,j d e m s 瓯ps t a d e l m a i u l ,f l e v y ,d m i h a i l o v i c ,& f p 胛c 已2 9 2 ( 2 0 0 1 ) 4 7 9 【9 jb c s a t i s h k u m a r ,a g o v i n d a r a j ,e m v b 9 1 ,l b a s 哪a l l i c k ,c n r r a o ,。, 尬r p rr 8 j 1 2 ( 1 9 9 7 ) 6 0 4 【l o m a d a c h i ,th a r a d a ,m h a r a d a ,三口h g m “护1 5 ( 1 9 9 9 ) 7 0 9 7 11 y j x i n g ,z h x i ,z q x u e ,x d z h a i l g ,j h s o n 舀r m w h j x u ,ys o n s lz h a n g ,d p y u ,铆正。p 幻幢上8 “8 3 ( 2 0 0 3 ) 1 6 8 9 【1 2 j q h u ,yb a n d o ,铆正p 向艚,三p 肛8 2 ( 2 0 0 3 ) 1 4 0 1 13 r t e l l 【l e ,m h o m y o n 矗瓦yf e l d m a l l ,c 话删 砌胞产l0 ( 19 9 8 ) 3 2 2 5 1 4 ys a i t o ,一m a t s u r n o t o ,矗r “旭3 9 2 ( 1 9 9 8 ) 2 3 7 15 丁j 1 r e n e r ,k ,m h i c k m a i l ,s c g o e l ,a m a n o ,p c g i b b o n s ,w e b u h r o f p h c p2 7 0 ( 1 9 9 5 ) 1 7 9 1 5 f 1 6 a m m o r a l e s ,c m ,l i e b e l & 据月e 22 7 9 ( 1 9 9 8 ) 2 0 8 1 7 s t l e e ,n w a l l g ,y fz h a n g ,y ht 蛐g ,揪s b “肛2 4 ( 1 9 9 9 ) 3 6 1 8 】x f ,d u a n ,c m l i e b e r ,丘如肘a 据,1 2 ( 2 0 0 0 ) 2 9 8 1 9 】c cc h e n ,c c y e h ,c h c h e n ,m ,y y u ,h l l i u ,j j w u ,k h c h e n ,lc c h e n ,j yp e n g ,y fc h e n ,爿用,c 而p 朋s d c1 2 3 ( 2 0 0 1 ) 2 7 9 1 2 0 m lh u a j l 岛y yw u ,hf e i c k ,n t r a f l ,e w e b e r ,p d y u l g ,爿幽胁,8 r13 ( 2 0 0 1 ) 1 1 3 2 1 】m j z h e n g ,l d 。z 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