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近年来,一维异质结纳米材料由于其新颖的物理、化学性质以及在许多领域潜在应用前景,已成为当今纳米材料科学的发展前沿和研究热点。本论文研究半导体一维异质结纳米材料合成及其性质。通过直接使用粉体材料作为反应源,采用化学气相沉积(CVD)方法,成功合成了ZnSe/Ge并轴异质结纳米线,Cd4SiS6/SiO2核-壳结构等级纳米线阵列,SiO2网状纳米带,并且对它们进行了表征和性质研究。内容具体如下:
1.利用ZnSe和Ge粉末为原材料,通过简单的CVD方法成功合成了ZnSe/Ge并轴异质结纳米线。扫描电子显微镜(SEM)检测结果表明,该异质结纳米线直径均匀,约为200nm,长度可达几百μm;透射电子显微镜(TEM)结果表明,该晶体无明显缺陷,其中ZnSe和Ge纳米线均为单晶立方相结构,直径分别为120和80nm:高分辨透射电镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)结果显示在该异质结中,存在高质量的异质界面。讨论了该纳米线异质结遵循共生生长机制;该异质结纳米线的振动特性由室温下得到的拉曼谱(RS)来研究。
2.以CdS粉末作为原材料,通过CVD的方法,在硅片上制备出大面积Cd4SiS6/SiO2等级异质结纳米线阵列。根据SEM检测结果,该纳米线排列整齐,垂直于硅片衬底生长,TEM和SAED结果表明该纳米线阵列为核壳结构,并且具有较好的结晶性质;基于以上实验结果,讨论了该等级纳米线阵列生长遵循二次生长机制;在室温下测量了该异质结纳米线阵列的拉曼谱(RS),结果表明,Cd4SiS6的拉曼振动可以为归属为Cd-S和Si-S两种结构的振动模式;该异质结纳米线阵列的光学性质根据室温下得到的光致发光(PL)谱研究,可以得到Cd4SiS6晶体的本证发光位置在483nm处。
3.以CdS粉末作为辅助材料,通过CVD的方法,在硅片上制备出SiO2网状纳米带,SEM检测结果表明,该纳米带具有均匀的宽度,单根纳米带宽度约为2μm,长度可达几百μm,并且单根纳米带具有类似于DNA模型的双螺旋形貌。依据实验过程的控制,可以得到反应时间,反应温度对合成样品的形貌有着重要的影响,通过改变实验条件,得到了在不同条件下的产物规律,并依据此结果讨论了该新颖形貌SiO2网状纳米带在CdS辅助所用下的可能生长机制。