ITO衬底上的ZnO/MgO核壳纳米棒阵列:合成与光致发光研究

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"ITO衬底上对准的ZnO / MgO核壳纳米棒阵列的合成与表征" 这篇研究论文专注于在ITO(氧化铟锡)衬底上通过水热法成功合成了对齐的ZnO/MgO核壳纳米棒阵列,并对其进行了详细的表征。ZnO是一种具有宽禁带(3.37电子伏特)的半导体材料,具有优异的光电性能,而MgO则是一种绝缘材料,其在半导体领域的应用主要得益于其独特的光学和电学特性。 1. 水热法合成 水热法是一种在高温高压下利用水作为溶剂的化学合成方法,适用于制备纳米材料。在这项研究中,通过这种技术,研究人员能够在ITO衬底上精确控制ZnO纳米棒的生长方向和结构,进一步形成ZnO/MgO核壳结构。 2. 核壳结构 ZnO/MgO核壳纳米棒是类型I异质结构,这意味着电子和空穴都被限制在ZnO纳米棒的核心区域。这种结构设计有助于提高光致发光(PL)强度,因为电子和空穴的复合几率增加,减少了非辐射复合的可能性。 3. 光致发光增强 PL发射的显著增强被归因于两个因素:一是MgO外壳的生长抑制了ZnO表面的缺陷,从而降低了非辐射复合;二是由于电子和空穴在核心区域的局域化,增强了发光效率。 4. 温度依赖性PL 通过测量温度依赖性的PL,研究人员得出ZnO/MgO核壳纳米棒的激活能(Ea)为63meV。这表明,随着温度的变化,材料的发光性质呈现出特定的动力学行为,这对于理解和优化该材料的光电性能至关重要。 5. 应用前景 这种ZnO/MgO核壳纳米棒阵列有望应用于光电子器件,如太阳能电池、发光二极管(LEDs)、传感器以及光电催化等领域,因为它们的增强光致发光性能可以提高器件的效率和稳定性。 该研究揭示了通过精细控制合成工艺在ITO衬底上制备的ZnO/MgO核壳纳米棒阵列的优越性能,为纳米材料的光电器件应用提供了新的设计思路和实验依据。