研究目的
研究不同氧分压(PO2)对斜角脉冲激光沉积法合成的c轴取向纤锌矿ZnO纳米结构的生长、孔隙率和光学性质的影响。
研究成果
采用掠射角脉冲激光沉积法成功制备出具有可控孔隙率和优异紫外光响应的高度c轴取向ZnO纳米结构。通过调节沉积过程中的氧分压可系统调控该纳米结构的孔隙率与光响应性能,且不会破坏其晶体结构。
研究不足
该研究仅限于探讨氧分压对斜角脉冲激光沉积法生长的ZnO纳米结构的影响,未探究其他沉积参数或使用不同衬底的潜在影响。
1:实验设计与方法选择
采用掠射角脉冲激光沉积(PLD)法在石英衬底上生长ZnO纳米结构。通过改变氧分压(PO2)研究其对纳米结构生长、孔隙率和光学性质的影响。
2:样品选择与数据来源
使用高纯度ZnO粉末(99.999%,Aldrich)制备靶材。沉积前将石英衬底在丙酮和异丙醇中超声清洗。
3:实验设备与材料清单
脉冲KrF准分子激光源(Compex Pro 102 F,λ=248 nm)、Rigaku SmartLab X射线衍射仪、场发射扫描电镜(FESEM,Supra 55 Ziess)、Quantachrome Autosorb iQ2比表面分析仪、紫外-可见光谱仪(Cary 60,Agilent)、Keithley电表、DongWoo Optron DM 500i光致发光光谱仪。
4:实验流程与操作步骤
沉积分两步进行:先采用常规PLD几何构型在衬底上形成ZnO籽晶层,再通过掠射角PLD几何构型生长ZnO纳米结构。衬底温度保持650°C,靶材与衬底距离为4 cm。不同样品的PO2分别设置为7.5 Pa、10.0 Pa和15.0 Pa。
5:数据分析方法
XRD分析晶体结构,SEM观察表面形貌,BET法分析孔隙率,UV-VIS测试光学吸收,光电流和I-V特性表征光电响应,PL光谱分析缺陷。
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X-ray diffractometer
Rigaku SmartLab
Rigaku
Used for characterizing the crystallographic structure of the samples.
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Field Emission Scanning Electron Microscope
Supra 55 Ziess
Ziess
Used for investigating the surface morphology of the samples.
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UV-VIS spectrometer
Cary 60
Agilent
Used for measuring optical absorption spectra of the samples.
Cary 60 UV-Vis Spectrophotometer
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Pulsed KrF excimer laser source
Compex Pro 102 F
Not provided
Used for ablation of the ZnO target during deposition.
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Photoluminescence spectrometer
DongWoo Optron DM 500i
DongWoo Optron
Used for performing room temperature photoluminescence spectroscopy.
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