东南大学生物科学与医学工程学院 生物电子学国家重点实验, 江苏 南京 210096
采用水热法制备了Er3+掺杂的ZnO纳米棒阵列, 通过场发射扫描电镜、X单晶衍射谱仪、透射电镜、微区显微光谱仪等对其形貌结构和发光性能进行了表征。结果表明, 掺杂前后ZnO纳米棒的形貌及晶型结构未发生改变, Er3+被均匀地掺杂至ZnO纳米棒中, 并未发现形成Er2O3; 掺杂Er3+后样品的光致发光光谱显示400 nm左右蓝光部分占比先提高后减少, 其可见光占比减少归因于Er3+填补了一部分锌空位缺陷, 同时抑制了一部分氧空位缺陷。结合荧光寿命光谱分析也可发现其辐射发光部分寿命延长, 表明荧光辐射效率提高。最终选取掺杂浓度为30%的单根ZnO纳米棒制备ZnO/GaN异质结发光二极管, 与未掺杂Er3+的样品相比, 其电致发光强度提高了5倍。本研究可为ZnO基电致发光器件的性能改善提供一种简便可行的方法。
ZnO纳米棒阵列 Er3+掺杂 缺陷调控 电致发光器件 ZnO nanorod array Er3+ doping defect control electroluminescence device
1 吉首大学药学院，吉首 416000
2 锰锌钒产业技术湖南省2011协同创新中心，吉首 416000
3 吉首大学，武陵山地区民族药解析与创制湖南省工程实验室，吉首 416000
4 吉首大学，实验室与设备管理中心，吉首 416000
基于p-n结的光生伏特效应可构筑性能优异的UV探测器，本文采用水热法可控制备竖直排列的氧化锌纳米棒阵列(n型ZnO-NRs)，利用原位聚合法在ZnO-NRs表面上修饰p型聚苯胺线膜(PANI-NWs)，再组装成ZnO-NRs与ZnO-NRs/PANI-NWs紫外探测器。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)光谱表征样品的形貌、结构与光学性质。并通过电化学工作站测定电流-时间(I-t)和电流电压(I-V)曲线，表征其光响应性能。结果表明，制备的ZnO-NRs/PANI-NWs材料阵列排列整齐，界面接触良好，孔隙均匀。ZnO-NRs/PANI-NWs探测器在检测365 nm紫外光时，光电流为2.73×10-4 A; 检测254 nm紫外光时，光电流为1.44×10-4 A。其光电流为ZnO-NRs探测器的4~10倍，ZnO-NRs和PANI-NWs之间形成的p-n结增强了光电导。用ZnO-NRs/PANI-NWs材料组装成的UV探测器体现出稳定性好，响应速度快，恢复时间短，电流增益高等优点，为开发高性能紫外光电探测器提供数据支撑。
导电聚苯胺 ZnO纳米棒阵列 水热法 p-n结 光生伏特效应 紫外探测性能 conducting polyaniline ZnO nanorod array hydrothermal method p-n junction photovoltaic effect UV detection performance
1 常州大学 怀德学院, 江苏 常州 213016
2 江苏理工学院 材料工程学院, 江苏 常州 213001
3 常州大学 数理学院, 江苏 常州 213164
利用湿化学法在FTO玻璃基底上制备了高度规整的ZnO纳米棒阵列(ZnO NRAs), 以此为衬底, 采用磁控溅射法在ZnO NRAs表面沉积Cu2O薄膜。分别用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜、光致光谱、紫外可见分光光度计和电化学工作站对样品的物相、形貌、吸收光谱、光电性能进行了表征, 用甲基橙(MO)模拟有机物废水研究复合材料的光催化性能。结果表明: ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构, 其直径约为80～100 nm, 长约2～3 μm, 棒间距约100～120 nm。立方晶系的Cu2O颗粒直径约为100～300 nm, 形成致密膜层并紧密覆盖在ZnO NRAs表面上, 构成ZnO/Cu2O异质结纳米阵列(ZnO/Cu2O HNRAs)结构。与纯ZnO NRAs和Cu2O相比, ZnO/Cu2O HNRAs在可见光范围内的吸收显著增强, 吸收波长向可见光方向偏移。ZnO/Cu2O HNRAs的载流子传递界面的电荷转移速度快, 有效促进了光生电子和空穴的分离。在紫外-可见光照射65 min后, ZnO/Cu2O HNRAs的降解效率为94%, 分别是纯ZnO NRAs和Cu2O的18倍和1.7倍。
ZnO纳米棒阵列 ZnO/Cu2O异质结纳米棒阵列 光电化学性能 光催化 ZnO NRAs ZnO/Cu2O HNRAs photoelectrochemical properties photocatalysis
1 长春理工大学, 吉林 长春130022
2 南昌大学, 江西 南昌330088
3 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
利用化学气相沉积法(CVD)在表面溅射Au和沉积ZnO籽晶的硅衬底上分别生长高度有序、垂直密布的直立Zn2GeO4/ZnO纳米棒阵列, 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和光致发光(PL)谱测试手段对所制备样品进行表征和发光特性的研究。所制备的Zn2GeO4/ZnO纳米棒的直径为350~400 nm, 高度为10~11 μm;室温PL谱观察到3个来源于Zn2GeO4的典型发光峰。最后, 对CVD法制备的Zn2GeO4/ZnO纳米棒生长机理进行了分析。该种直立性良好的一维纳米棒材料可以广泛地应用到纳米光电子器件中。
直立 Zn2GeO4/ZnO纳米棒阵列 发光特性 CVD CVD upright Zn2GeO4/ZnO nanorod luminescence characteristics
东莞理工学院 电子工程学院，广东 东莞 523808
以不同热处理温度下制备的ZnO籽晶层为基底，采用水热法生长ZnO纳米棒阵列，对制备得到的ZnO纳米棒阵列的相结构和微观形貌以及发光特性进行了表征，分析了籽晶层热处理温度对ZnO纳米棒阵列性能的影响机理，发现在籽晶层热处理温度为450℃时，生长得到的ZnO纳米棒阵列空间取向最优，发光性能最好。
籽晶层 热处理温度 ZnO纳米棒阵列 水热法 seed layer annealing temperature ZnO nanorodarray hydrothermal method
1 北京化工大学 理学院, 北京100029
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
通过低温化学方法在多孔硅柱状阵列(NSPA)衬底上制备得到铕掺杂ZnO (ZnO∶Eu)纳米棒阵列结构。实验方法简单、条件温和, 有效地实现了ZnO纳米棒和铕离子之间的能量转移, 丰富了ZnO纳米半导体材料体系的发光。X射线衍射以及X射线光电子能谱证实铕离子成功掺杂进了ZnO晶体中。室温荧光光谱测试结果表明: ZnO∶Eu纳米棒阵列可实现从紫外光到蓝-绿光的宽谱带发射, 其中发光中心位于~380 nm的紫外光源于ZnO的带边发射, 位于450~570 nm的蓝-绿光源于ZnO的本征缺陷发光, 而位于~615 nm的红光发光则源于铕离子核外电子4f壳层结构。同时借助于能带示意图对光致发光机理进行了分析。
铕离子 ZnO纳米棒阵列 低温化学法 光致发光 europium ZnO nanorod arrays hydrothermal photoluminescence
