本文采用氣相沉積法合成了ZnO和ZnS一維納米材料,研究了合成參數對納米材料形貌和微觀結構的影響規律,揭示了特殊納米結構的形成機製,研究了ZnO和ZnS一維納米結構光學和場發射性能與合成條件的依賴關係,得到以下主要結論:

1.用鋅片作襯底,在900℃合成ZnO塔狀納米結構。ZnO塔狀結構的尺度取決於不同的鋅球前驅體,在鋅前驅體形成過程中,鋅襯底起著重要的作用。尺度較大的ZnO塔狀納米結構接觸角為128°,具有很好的疏水性能。這種納米材料在425-700nm範圍內有一個較廣的光致發光峰,開啟電場為7.4V/μm。

2.用鍍有10nm金膜的矽片作襯底,在900℃合成了ZnO納米環狀結構。這種結構的形成是由極表麵誘導的靜電能和彎曲誘導的彈性能共同作用的結果,同時構成環的納米帶的厚度也是一個重要的因素。

3用金包敷的矽片作襯底,在1020℃直接蒸發ZnS粉末合成了ZnO納米螺旋結構。催化劑和ZnO納米帶界麵處的堆剁層錯導致了螺旋結構的形成。這種堆剁層錯是由於金催化劑粒子移動過程中的局部擾動所導致,堆剁層錯的形成導致界麵處形成一個非零扭矩,誘導一個非對稱生長的前端,進一步反應和自催化輔助生長導致了ZnO納米螺旋的形成。

4.用ZnS和Zn粉末混合物為蒸發源以及金屬Zn片為襯底,合成ZnO亞微米棒陣列。在Zn微球表麵生長出大量的截麵為六邊形的ZnO亞微米棒,這些亞微米棒頂部平滑。其光致發射光譜上在387nm出現較強的紫光,在509nm左右出現較弱的綠光。

5.在900℃熱蒸發硫化鋅粉末和碳粉的混合物,合成出氧化鋅-硫化鋅異質納米環。這種異質結構是氧化鋅和硫化鋅晶體的晶格失配所產生的張力而造成,即由於硫化鋅的晶格大於氧化鋅,在氧化鋅和硫化鋅晶體界麵,氧化鋅將產生拉伸張力而硫化鋅則產生收縮張力,從而導致整個氧化鋅納米帶/硫化鋅納米帶/氧化鋅納米齒帶狀異質結構向有齒的一邊彎曲,形成環狀異質結構。

6.在1020℃,用矽作襯底合成了鋸齒狀ZnS納米結構。這種結構的鋸齒長100-200nm,鋸身沿著方向生長,鋸齒沿著方向生長,這種結構是由於極性麵誘導的二次生長所造成,鋸齒狀ZnS納米結構在425nm處有一個強烈的藍色光譜發射峰。

7.用ITO玻璃作沉積襯底,在1100℃熱蒸發ZnS粉末合成魚骨狀ZnS納米結構。其主幹長達幾微米到十幾微米,兩邊均勻分布大量的納米棒,直徑50到100nm,平均長度為500nm。納米棒沿著方向生長,這種結構是由於催化劑誘導二次生長所導致。