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Cu和Ag掺杂ZnO纳米材料的研究

作　者: 陈荣
导　师: 吴萍
学　校: 汕头大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: ZnO 掺杂化学气相沉积
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

ZnO是一具有多种优异性能的宽带隙半导体材料,被称为万能材料,在压敏器件、传感器、紫外、蓝绿发光器件等很多方面都极具应用前景。对半导体材料进行掺杂处理,可以极大地改变其物化性能,有望制备出性能极佳的ZnO光电器件。本文以过渡金属元素Cu, Ag作为掺杂剂,采用热蒸发气相沉积法,分别制备出并表征了掺杂的ZnO微纳米结构,并对其光学性能方面进行探讨,具体研究结果如下:(1)采用两种不同的掺杂剂(Cu和CuI,我们用方式一与方式二来分别指代),利用化学气相沉积法,分别制备出两种Cu掺杂的ZnO纳米材料:方式一,制备出形貌随位置逐渐改变的类四足状ZnO纳米结构,X射线衍射图谱(XRD)显示掺杂后其(002)晶面衍射峰向大角度方向移动(约0.09°); EDS观测到掺杂元素Cu的含量约为1.39个百分比。利用方式二,我们可控制备出掺杂的ZnO阵列,其光致发光(PL)谱表明掺杂后近带边发射受到强烈的抑制,并且低温PL谱(60K以下)出现明显的结构性可见光发射,分析认为这是由Cu2+引起的声子线发射。(2)采用AgNO3粉末作为掺杂剂,制备出形貌新颖的Ag掺杂ZnO微米槽,微米链结构,大量样品的XRD表明,掺杂后,ZnO的(002)晶面衍射峰向小角度偏移;与非掺杂ZnO样品对比,发现Ag掺杂后,其拉曼衍射图谱新增有275, 643 cm-1两个散射峰,一般认为这是由于掺杂引起的。(3)线性改变AgNO3的剂量,分别对样品组进行紫外可见光吸收,常温PL谱,拉曼散射图谱测试。测试结果表明,掺杂后,ZnO的禁带宽度变窄;常温PL谱的近带边发射减弱并红移,而可见光发射逐渐增强;拉曼散射峰位随着掺杂剂的增加朝短频率方向线性移动。结合有关知识,我们对这些现象进行了探讨与解释。

Cu和Ag掺杂ZnO纳米材料的研究

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