无催化剂法制备Si衬底上的ZnO纳米棒研究

"叶志祥，季小红等研究了在硅衬底上无催化剂法制备ZnO纳米棒的方法，采用纯锌粉作为原料。Zn原子在初期阶段会在衬底上形成液态Zn或ZnOx（x<1），这些ZnO液滴作为成核点，避免了金属催化剂的污染，并能控制ZnO纳米棒的生长。他们还研究了ZnO纳米棒的场发射和光致发光性质。准直和随机排列的ZnO纳米棒的开启场强分别为7V/μm和15V/μm，ZnO纳米棒显示出398nm的紫外发射和498nm的可见光发射。" 这篇论文主要探讨了一种无需催化剂的在裸露硅衬底上制备氧化锌（ZnO）纳米棒的新方法。这种方法的独特之处在于使用纯锌粉，锌原子在衬底表面形成液态Zn或ZnOx薄层，这层薄层起到了成核作用，有助于ZnO纳米棒的生长，同时避免了使用金属催化剂可能带来的杂质污染。这种制备工艺对于提高纳米材料的纯度和可控性具有重要意义。 研究人员还对所制备的ZnO纳米棒进行了性能表征。场发射测试显示，准直排列和随机排列的ZnO纳米棒具有不同的开启场强，分别为7伏特每微米（7V/μm）和15伏特每微米（15V/μm）。这一结果表明，纳米棒的排列方式对其电学性能有显著影响，准直排列的纳米棒表现出更低的阈值场强，可能更适合于某些应用，如场发射显示器或电子设备。 此外，光致发光谱分析揭示了ZnO纳米棒的光学特性。它们在398纳米处显示出紫外发射，这通常与ZnO的内在带边发射相关，表明材料具有良好的晶体质量。同时，498纳米的可见光发射可能源于ZnO中的深能级缺陷或者表面态相关的发光。这种可见光发射对于光电器件的设计和优化，特别是在发光二极管（LED）和太阳能电池领域，具有潜在的应用价值。 这项研究为无催化剂法制备ZnO纳米结构提供了一个新的途径，同时对ZnO纳米棒的物理性质进行了深入探讨，为后续的器件制造和纳米技术应用提供了理论基础和技术参考。这项工作也得到了博士研究生叶志祥和副教授季小红等人的贡献，他们在光电子薄膜和纳米材料领域的研究为这一创新性成果做出了重要贡献。