毕业论文答辩课件

纳米氧化锌的制备及光学性能研究,姓名：专业：学号指导教师：,1.研究背景及意义2.课题研究制备方法,主要内容,3.结果分析4.致谢,纳米氧化锌的制备及光学性能研究,1.研究背景及意义,1.1国内外研究现状,纳米材料的界面效应（即量子隧道效应）、表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应使得其表现特别优异的电学、磁学、光学等宏观效应，使材料在各应用方面具有独特的性能，并在未来各种功能器件的设计和应用中发挥越来越重要的作用。我国著名科学家钱学森在1991年就曾预言“纳米左右和纳米以下”研究领域处于国际领先地位。,1.2研究意义和目的,纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并可能从根本上解决人类面临的许多问题，如能源、环保等重大问题。氧化锌纳米线的研究重点主要包括：生长机制、制备方法、器件组装和性能测试。,1.3研究思路,本实验将在不同条件下生长氧化锌纳米线，工艺条件主要包括生长温度、生长时间、载气气流量、反应物质以及真空度等。,1.4研究内容,真空度,2.课题研究制备方法,基本原理,实验装置,参数预设,工艺流程,测试分析,合成纳米线,2.1基本原理,采用化学汽相淀积法（CVD）制备氧化锌纳米线，它是在高温条件下，加热发生反应的物质，蒸发的锌原子与氧气分子产生充分的碰撞接触，得到悬浮在石英管内的生成物，其在降温过程中缓慢沉积到硅片衬底上，并呈现阵列结构，一般生成的产物为一维结构。,2Zn+O22ZnO,2.2实验装置,图2-1纳米线制备装置图,2.3参数预设,表2-1参数设置,2.4工艺流程,图2-2纳米线的制备工艺流程图,经过多次重复试验，得出生长纳米线的最佳工艺条件为：（1）真空度为5100Pa；（2）锌粉的用量为0.50g；（3）氩气的气流量为500sccm，氧气的气流量为150sccm；（4）生长温度为720；（5）反应时间为30min。,2.5测试分析,2.5.1XRD测试,硅的晶向为（100），从衍射角度进行观察，在（101）晶面上的衍射峰强度相对高于体相材料，说明氧化锌纳米线的生长具有一定的取向。,图2-3XRD衍射图,2.5测试分析,2.5.2拉曼散射,图2-4拉曼图谱,图2-4可观察到在波长为519.478nm处存在一个非常尖锐的强峰，峰宽较小，因而氧化锌纳米线表面的缺陷较少，且结晶度比较高。,2.5测试分析,2.5.3扫描电子显微镜,图2-5纳米线的扫描电镜图像,2.5测试分析,2.5.4场发射透射电子显微镜,图2-6左为单根氧化锌纳米线；中为选区电子衍射图像；右为高倍镜下纳米线的晶体点阵图像(晶面间距d=0.26nm),2.5测试分析,2.5.5光致发光谱,在379.3m处有一很强的紫外光发射峰，而在387.1nm处也有一明显的强峰，这通常是由自由激子发光造成的，但也可能因出现锌空位而造成紫外发光。,3.结果分析,3.1真空度对纳米线生长的影响,图3-1左为未抽真空状态下的SEM图像；右为真空度为4.2100Pa下的SEM图像,3.2温度对纳米线生长的影响,图3-2扫描电子显微镜图像：（a）、（b）、（c）、（d）、（e）分别对应着生长温度为690、705、720、735、750,可得出图3-2（c）中纳米线的生长质量最高，呈阵列生长，排列整齐有序，且每根纳米线生长均匀，长度均在14um左右。而在(a)和（b）中，可得出生长出来的并不是纳米线，而是粒径较大的纳米棒；（d）和（e）则呈现为片状的纳米材料。,3.3金属催化剂对纳米线生长的影响,图3-3（a）空白硅片上纳米线的SEM图像；（b）基片涂有胶体金为催化剂的SEM图像,3.4结论,本论文采用CVD法沉积ZnO纳米线，通过控制反应温度、生长时间、真空度及气流量等影响因素，在多次试验中，得出最佳工艺条件。,利用XRD、拉曼光谱、SEM、TEM以及光致发光谱，ZnO纳米线具有良好的结晶性和优质的发光性能。,ZnO纳米线的形貌及长度大小与其分子晶体结构息息相关，在本实验所制得的产物中，氧化锌纳米线的择优生长方向为0001方向。,参考文献,1LiC,LiY,WuY,etal.ZnOfield-effecttransistorspreparedbyaqueoussolution-growthZnOcrystalthinfilmJ.JournalofAppliedPhysics,2007,102(7):076101-076101-3.2ChangWY,LaiYC,WuTB,etal.UnipolarresistiveswitchingcharacteristicsofZnOthinfilmsfornonvolatilememoryapplicationsJ.AppliedPhysicsLetters,2008,92(2):022110-022110-3.3VayssieresL.GrowthofarrayednanorodsandnanowiresofZnOfromaqueoussolutionsJ.AdvancedMaterials,2003,15(5):464-466.4LyuSC,ZhangY,LeeCJ,etal.Low-temperaturegrowthofZnOnanowirearraybyasimplephysicalvapor-depositionmethodJ.Chemistryofmaterials,2003,15(17):3294-3299.5乔双双.氧化锌纳米结构的制备及性能表征D.大连理工大学,2009.6谌小斑,贺英,张文飞.ZnO纳米线及其器件研究进展J.微纳电子技术,2008,45(10):590-596.7王海锋,王树林,蹇敦亮,等.化学溶液沉积法制备ZnO纳米棒阵列及其光学性能J.材料导报,2011(002):54-56.8Chevalier-CsarC,Capochichi-GnambodoeM,Leprince-WangY.GrowthmechanismstudiesofZnOnanowirearraysviahydrothermalmethodJ.AppliedPhysicsA