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CdO是窄禁带的氧化物半导体,在太阳能电池、液晶显示器、可充电电池、气体传感器等领域具有广泛的应用背景。ZnO是宽禁带的半导体,在紫外激光器、短波长光电器件、气体传感器、催化剂等领域具有广泛的应用前景。核壳(Core-Shell)结构由于可以在核上包裹上合适的壳层,从而达到对核的保护、修饰作用,还可以产生特定的物理、化学特性,近年来受人们的广泛关注。
本论文用Cd金属有机单分子源为前驱体,利用单分子源在有机溶剂中的热分解方法生长了CdO纳米晶体。在优化生长条件的基础上,以CdO纳米晶体为核,成功生长了CdO/ZnO的核/壳纳米结构。用XRD、HRTEM和吸收光谱对CdO纳米晶体及CdO/ZnO核/壳纳米结构进行了表征,研究了CdO纳米晶体的生长机理和CdO/ZnO核/壳纳米结构的生长条件。研究的主要结论如下:
1.CdO纳米颗粒的尺寸依赖于生长温度与单分子源的浓度。单分子源的浓度保持在0.02M时,生长温度由160℃升高到250℃,纳米颗粒的尺寸从29nm增大到56nm,相应纳米颗粒的直接禁带宽度由2.8eV红移到2.6eV,纳米颗粒表现出明显的量子尺寸效应;但是160℃下生长的CdO包含中间产物。
2.在250℃下,前驱体的浓度从0.02M增大到0.04M,纳米颗粒尺寸的平均尺寸由56nm增大到60nm,其禁带带隙从2.6eV降低到2.49eV。
3.以前面生长的CdO纳米晶体为核,在不同温度下加入ZnO单分子源前驱体,成功生长出了CdO/ZnO核壳结构。核壳结构对核的光吸收有一定的影响,其吸收光谱相对单核的吸收光谱有红移。壳层注入速率越慢,核壳之间的结合越稳定。