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ZnO是一种重要的宽禁带透明半导体材料,室温下禁带宽度3.37ev。ZnO具有优异的光电性能和较大的激子束缚能,具有很高的发光效率,是高温光电器件的理想材料。此外,ZnO还是重要的压电、压敏和气敏材料。纳米结构的ZnO在性能方面表现出了与块体材料不同的独特性质,在场效应管、传感器、场发射等方面都体现出优越的特性。目前,对氧化锌纳米结构的研究已引起了各国物理,化学及材料界的广泛关注。
ZnO纳米材料的形貌丰富,如何对影响材料性能的结构形貌、尺寸和取向等因素进行控制,对纳米材料的最终应用具有重要意义。我们采用气相传输法(VPT)制备出多种形貌的ZnO纳米多脚结构。通过SEM,TEM,XRD等手段我们详细分析了此类结构的形成机理,并讨论了原料成分、温度和气压等因素对ZnO纳米多脚结构形貌的影响。将蒸镀和光刻等工艺与VPT方法相结合,我们在制作好的图案化生长种子之间用VPT方法生长ZnO纳米纤维,并由此构建一种概念化的模型。
ZnO自身的独特性质决定了它是很好的紫外发光材料,可以在低阈值泵浦下获得紫外激光,而ZnO特殊的六方纤锌矿结构又能构成理想的回音壁模(WGM)激光腔。因此我们用VPT法制备了ZnO微米针,通过SEM和XRD表征了该结构,并研究了其在荧光激发下的发光特性。进而我们采用纳秒激光作为泵浦光源,在室温下从ZnO微米针中获得了高品质因子的WGM激光,并详细讨论了ZnO紫外发光的机制和激光产生的原理。