可控合成的ZnO纳米锥阵列直径调控与发光特性研究

本文主要探讨了不同直径ZnO纳米锥阵列的可控合成及其发光特性。作者马军虎、杨合情等在陕西师范大学化学与材料科学学院及大分子科学陕西省重点实验室，通过水热法成功地在锌片上原位生长出ZnO纳米锥阵列，使用了3 mol/L的丁胺水溶液作为催化剂，反应温度控制在100~180℃，反应时间为12小时。通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物进行了详尽的表征，结果显示所制备的ZnO纳米锥属于六方纤锌矿结构，生长方向沿[0001]晶面进行。 研究发现，通过调整反应温度，可以得到不同直径的ZnO纳米锥组成的不同阵列，这体现了合成过程中的可控性。作者深入研究了ZnO纳米锥的生长机制，解释了温度对纳米锥形态的影响，并对实验现象给出了合理的理论依据。 此外，文章还着重讨论了ZnO纳米锥阵列的光致发光特性。实验观测到了两个特征光谱峰，396 nm和377 nm，分别对应自由激子发射和激子-激子碰撞产生的紫外光。同时，还观察到了2-E2声子复制现象，这些发现对于理解ZnO纳米锥的光学性质及其潜在应用至关重要。 ZnO作为一种宽带隙半导体，因其高激子结合能和光增益系数，使其在太阳能电池、光催化、光电二极管和传感器等领域具有广泛的应用潜力。文中列举了过去关于ZnO纳米结构的研究进展，如纳米线、纳米带、纳米弹簧等，强调了纳米锥的独特性能，如优越的场发射能力和在扫描探针和场发射器件中的应用优势。 该研究不仅深化了对ZnO纳米锥阵列合成和光学性质的理解，也为开发新型光电子器件提供了新的设计思路和技术路线。通过控制生长条件，研究人员有望进一步优化纳米锥的性能，推动ZnO纳米材料在更多领域的实际应用。