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溶液法生长氧化锌纳米线的机制研究

作　者: 李琳
导　师: 欧阳东训
学　校: 郑州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 氧化锌纳米线纳米棒阵列溶液法种子生长机理
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在恒温和变温水浴环境下,利用溶液法在硅片和玻璃衬底上生长出氧化锌纳米线阵列和独立的氧化锌纳微米结构,并且对氧化锌纳米线的生长机理进行了研究。首先采用种子法与溶液法相结合的方法生长氧化锌纳米线阵列。通过滴沾法与提拉法制备氧化锌种子比较,发现提拉法制备的种子较均匀。采用连续提拉法制备氧化锌种子,生长出尺度较均匀且取向一致的氧化锌纳米线阵列。采用间歇式提拉法制备种子,还可以得到条纹和田字格形态分布的阵列。其次研究氧化铜种子对氧化锌纳米线阵列的影响作用。利用氧化锌和氧化铜的混合种子来生长氧化锌纳米线阵列,结果显示随着混合种子中氧化铜比例的升高,氧化锌纳米线阵列的密度受影响程度逐渐增大。同时研究了狭缝生长环境对氧化锌纳米线阵列的影响,结果表明狭缝通过影响生长液的流通交换来影响纳米线周围的生长液浓度,从而减缓纳米线的生长。最后从总体上对氧化锌纳米线阵列的生长机制进行了分析。通过对独立的氧化锌纳微米结构的分析,进一步提升对氧化锌纳米线生长过程的认识。不同于阵列生长模式,选择在空衬底上生长散落的氧化锌纳微米结构。通过对生长个体进行多角度观察,对氧化锌纳微米结构的形貌特点逐个分析,综合比较,从中找出共性规律和个性特点,结合具体的生长环境,对生长过程合理推演,从而获得对生长机理的深入认识,同时对特殊结构的氧化锌形成机制进行分析。通过分析发现在氧化锌纳微米结构中,无论是个体还是复合体,都是由各自一个共同的核心引发出来,这个核心为氧化锌的生长原体。这些生长原体具有形态多样性,从而形成多形貌特征的氧化锌纳微米结构。最后,我们发现其它特殊结构的氧化锌是由生长过程中的氧化锌直接形态变异转化而来。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-16
  1.1 引言  9
  1.2 氧化锌纳米线简述  9-14
    1.2.1 氧化锌纳米线的晶体学生长基础  9-11
    1.2.2 氧化锌纳米线的性能及应用  11-12
    1.2.3 氧化锌纳米线的制备方法  12-14
  1.3 本论文的研究意义和内容  14-16
    1.3.1 研究意义  14
    1.3.2 研究内容  14-16
2 溶液法结合种子法制备氧化锌纳米线阵列  16-37
  2.1 氧化锌种子的制备  16-22
    2.1.1 滴沾法制备种子  16-18
    2.1.2 提拉法制备种子  18-20
    2.1.3 滴沾法与提拉法比较  20-21
    2.1.4 种子的形成机理  21-22
  2.2 氧化锌纳米线阵列的生长  22-30
    2.2.1 生长的主体工艺  22-23
    2.2.2 基于连续提拉法制备种子的阵列  23-27
    2.2.3 基于间歇式提拉法制备种子的阵列  27-29
    2.2.4 阵列的生长机理  29-30
  2.3 氧化锌纳米线阵列的密度调节  30-33
    2.3.1 实验方法  30-31
    2.3.2 实验结果与分析  31-32
    2.3.3 实验改进  32-33
  2.4 局域限制环境对阵列的影响  33-35
    2.4.1 实验方法  33
    2.4.2 实验结果与分析  33-35
  2.5 本章小结  35-37
3 在空衬底上生长独立的氧化锌纳微米结构  37-54
  3.1 生长条件概述  37
  3.2 样品概况介绍  37-39
  3.3 结构分析与生长机理  39-48
    3.3.1 单根纳微米棒及其复合体典型结构特点  39-45
    3.3.2 单根纳微米棒及其复合体的生长机理  45-48
  3.4 特殊结构分析  48-53
    3.4.1 互穿融合  48-49
    3.4.2 云状物和丝状物  49-50
    3.4.3 云状物和丝状物的实验探索  50-53
  3.5 本章小结  53-54
4 总结与展望  54-56
参考文献  56-61
致谢  61

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