论文部分内容阅读
Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米材料具有优异的光学性能，在紫外LED、平板显示器、红外窗口等器件方面有广泛的应用前景，引起了广大科研工作者的广泛关注。人们在纳米材料制备、光催化性能、太阳能电池、传感器等方面已经做了大量的研究工作。元素掺杂对纳米材料的光电性能有很大的影响，例如，Mn、Ag元素的掺杂在ZnO、ZnS、ZnSe纳米晶中能够改变材料的内部结构和电子态；Ag元素掺杂能使n型ZnS变为p型，因此掺杂作为半导体纳米材料改性的一种手段，是材料科学研究的重点之一。本论文选取ZnS纳米带作为研究对象，通过离子注入方法对ZnS纳米带进行元素掺杂；利用高分辨透射电子显微镜研究纳米材料的微观结构变化以及原位加热下的结构演变；同时，研究离子注入掺杂前后相应的光电性能的变化；为其它纳米材料的进一步研究提供理论和实验数据。具体内容如下：
我们采用真空管式炉制备了ZnS纳米带，由于其具有完美的晶体结构以及单根纳米带厚度均匀，有利于透射电镜观察等特点，因此被选作研究对象。将制备的ZnS纳米带分别单分散在SiO2/Si片上和微栅上，以供后续光电性能以及结构方面的表征。
利用蒙特卡洛方法模拟计算了离子在不同能量下注入ZnS纳米带中的分布，根据所需要掺杂的浓度以及深度选择注入能量以及剂量。在本论文中，我们主要选择了Mn2+、Ag+离子对单分散的ZnS纳米带进行注入掺杂，对Mn离子注入ZnS纳米带进行了注入前后以及退火前后结构以及光电性能的研究，发现离子注入后ZnS纳米带产生了大量缺陷；退火后ZnS：Mn产生了负的光电导现象，并对其进行了合理的解释。对比同样条件下的Ag离子注入ZnS纳米带和方华膜的试验，发展了一种制备Ag量子点修饰薄膜抗菌材料的新方法。对Si4+、Ar+、Ag+离子注入ZnS纳米带在加热情况下进行了透射电镜的原位观察，研究了其在加热过程中的缺陷的变化。