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纳米材料由于具有体相材料所不具备的新奇的光学、电学以及磁学等性质引起了人们广泛的研究和关注。本论文的主要工作是采用物理、化学气相沉积及电沉积的方法在基底上生长了ZnO和ZnSe纳米结构,采用SEM、TEM、XRD和Raman等手段研究了它们的形貌和结构,并用稳态和瞬态荧光光谱、表面光电压谱和NSOM等手段对它们的物性进行了分析。主要结果如下:
(1)在ITO电极衬底上采用电化学沉积并退火处理的方法获得了均匀尺度的表面带有纳米小坑的六方ZnO纳米片。随着飞秒激光激发功率密度的增加,在ZnO片中观测到了与束缚激子相关的受激发射。此外,N3染料敏化后的ZnO片的光电压响应可延伸到整个可见光范围,表明ZnO可能在染料敏化太阳能电池方面有很大的应用潜力。
(2)以ZnS带作为前驱体,采用热处理的方法制备了多孔ZnO带。多孔ZnO/N3复合结构在整个可见光范围内有较好的光伏响应,因此这种复合结构可以作为染料敏化太阳能电池的电极材料。此外,本文用于制备多孔ZnO带的方法也可以用来将其它金属硫化物转变成对应的金属氧化物。
(3)利用化学气相沉积法在p型硅片上生长了n型ZnO微纳米结构,形成了简化的n-ZnO/p-Si异质结构。通过实验发现,纳米结构间载流子的横向输运造成的损耗是样品只出现捕获态绿光发射的主要原因。若横向输运被阻断则可以观测到更高能级的发射-带边发射。因此,对纳米结构样品的表面修饰显得非常重要。样品可以通过进一步的优化使之在未来的显示器件方面有所应用。
(4)通过一种简单的碳热还原反应制备出了塔状的ZnO结构并讨论了其生长机理。同时为了探索ZnO纳米材料可见发光的起源及发光的空间位置,开展了一系列的光致发光及其NSOM观察。实验发现表面状态对ZnO样品的发光有很大的影响,可以通过改变样品的表面状况来获得样品的本征激子发射。
(5)采用简单的物理蒸发的方法制备了ZnSe纳米带。结果表明高纯ZnSe纳米带能够实现受激发射,发射的阈值功率密度大约是200 KW/cm2。此外,还采用低纯度的ZnSe原材料来制备样品,该样品显示了较好的波导行为。低纯度样品的光致发光谱只有来自于缺陷的发光,从而说明缺陷是样品非本征发光的来源。实验结果说明初始源纯度严重影响产物的结晶质量。