【摘 要】
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实现一维纳米结构的可控制备和物性调控,是ZnO基纳米器件走向实用化的基础和必备条件。纳米ZnO由于具有很大的比表面积,表面效应对其光电性质具有至关重要的影响。深入理解纳
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实现一维纳米结构的可控制备和物性调控,是ZnO基纳米器件走向实用化的基础和必备条件。纳米ZnO由于具有很大的比表面积,表面效应对其光电性质具有至关重要的影响。深入理解纳米ZnO的表面态对光电性能的作用机理,是ZnO纳米光电器件应用的基础。本工作以直径不同的ZnO纳米棒的制备为基础,通过对ZnO纳米棒的光致发光性质和光响应性质进行研究,旨在对ZnO纳米棒的表面发光机理和持续光电导(PPC)的产生原因进行探索。主要研究内容如下：(1)优化生长参数,采用普通CVD和PS球模板辅助的CVD法实现了形貌统一、排列整齐、尺寸多样的ZnO纳米棒的可控生长。(2)对包覆Al2O3层前后的ZnO纳米棒的PL谱进行分析,我们发现在直径500 nm的ZnO纳米棒中出现了表面态导致的强烈的表面激子复合峰。当包覆一层Al2O3后表面激子发射明显得到抑制,这说明包覆层起到了表面修饰的作用,而非消除了表面能带弯曲。(3)对位于3.31 eV的发光峰进行分析,我们发现该发光峰并非源于表面,自由电子向受主能级的跃迁才是导致3.31 eV发光峰出现的原因,并且样品中存在一个125 meV左右的未知受主能级。(4)对～500 nm ZnO纳米棒在可见光波段出现的位于2.1 eV附近的橙光带进行分析,由于包覆后该发光峰强度并没有显著变化,所以不可能来自于表面。我们提出了一个类施主受主对(DAP-like)跃迁机制来解释橙带发光峰位的蓝移现象,并且将该发光峰归结为锌空位(VZn)。(5)对ZnO纳米棒的紫外和可见光响应特性进行测试,发现存在持续光电导。对比紫外与可见光响应参数,我们推测持续光电导来源于材料表面的缺陷态。
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