【正文】 感謝學(xué)校給我提供了一個良好的學(xué)習(xí)平臺。在此，再次向我的導(dǎo)師表示最崇高的敬意和最衷心的感謝！還有，感謝鄧慧宇老師的指導(dǎo)和幫助。您的每一句教誨我都深深銘記在心。而此時，我最想把我最真摯的謝意獻(xiàn)給我的導(dǎo)師陳慶春教授。四年，仿佛一瞬間，那些美好的記憶此時一一浮現(xiàn)在我的腦海。而且，既然要說“謝謝” ，當(dāng)然就應(yīng)該誠心誠意的?？梢灶A(yù)見，隨著納米 ZnO 的制備方法、生長機(jī)理、結(jié)構(gòu)表征等研究的不斷深入，納米氧化鋅的研究將會有一個全速發(fā)展階段。另外，納米 ZnO 的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用性能的研究還不深入。作為一種新型半導(dǎo)體材料，納米氧化鋅已成為面向 21 世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品。(4) 由于氧化鋅微晶的形貌不一樣，其用途也不一樣。對于極性晶體，晶體界面的極性不同；不同介質(zhì)與界面相互作用不同，從而改變生長界面的性質(zhì)，影響了生長基元在該晶面上的疊合。(2) 晶體的形貌不僅與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與其生長時的物理化學(xué)條件有關(guān)。并與添加一種表面活性劑制得的氧化鋅微晶的形態(tài)進(jìn)行比較，通過實驗結(jié)果探討水熱法制備超細(xì)微晶特征形成的機(jī)理。當(dāng)溶液中加入表面活性劑后，氧化鋅晶體的界面性質(zhì)發(fā)生改變，抑制了晶體正負(fù)極面上的疊合；也就是說此時晶體的正負(fù)極面的生長都很慢并應(yīng)顯露，六方柱面的相對生長速率較大，晶粒將呈短柱狀。氧化鋅是極性晶體，這就決定了(0001) 面和(000 ) 面是非等價面。氧化鋅晶體是六方晶系,可以顯露的晶面有六方柱 m{10 0} 、六方錐或六方雙錐 p {10 1}和負(fù)(正) 11極面(0001)。產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)與形貌完全是在表面活性劑的影響下發(fā)生改變。這種定向排列，是表面上不飽和的力場得到某種程度上的平衡，從而降低表面張力。 10203040506070010203040502 theta東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 實驗部分15a)b)圖 不加表面活性劑所得產(chǎn)物 SEM照片東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 實驗部分16a)b)圖 添加表面活性劑所得產(chǎn)物 SEM照片東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 實驗部分17 表面活性劑的影響某些物質(zhì)當(dāng)它們以低濃度存在于某以系統(tǒng)中時，可被吸附在該系統(tǒng)的表面（界面）上，使這些表面張力（或表面自由能）發(fā)生明顯降低的現(xiàn)象，這些物質(zhì)稱為表面活性劑。而圖 的兩張圖顯示，添加了表面活性劑所得到的 ZnO 微晶呈六邊形短柱狀，大小不均勻，且表面還附著很多 ZnO 小顆粒。微晶直徑約 100 nm，長度約1～3μm ，長徑比可以達(dá)到 30。圖 產(chǎn)物的 XRD譜圖 產(chǎn)物的形貌分析對兩種方法所得產(chǎn)物進(jìn)行 SEM 形貌觀察，分別得到如圖 和 的形貌。 結(jié)果與討論 產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析對兩種方法所的產(chǎn)物進(jìn)行 XRD 結(jié)構(gòu)分析，其譜圖都如 所示。晶體結(jié)構(gòu)采用 Philips 3710 衍射儀進(jìn)行表征，采用 Cu 靶，工作電流 20mA，電壓 40kV，掃描速度 5186。 實驗步驟實驗一步驟：一定量的水合硝酸鋅和一定量的氫氧化鈉溶解在一定量的蒸餾水中，攪拌約 90 分鐘后移入 50mL 聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，外加不銹鋼保護(hù)裝置后放入烘箱內(nèi)，100℃下保溫 15 小時；實驗二步驟：一定量的水合硝酸鋅和一定量的氫氧化鈉溶解在一定量的蒸餾水中，再加一定量的表面活性劑到其中，攪拌約 90 分鐘后移入 50mL 聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，外加不銹鋼保護(hù)裝置后放入烘箱內(nèi)，100 度下保溫 15 小時。Zn(OH)42→ ZnO+OH +2H2O 實驗方法 采用水合硝酸鋅和氫氧化鈉為原料，通過添加一種表面活性劑，在100℃的水熱條件下制備氧化鋅微細(xì)分體粉體。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 實驗部分132 實驗部分 實驗儀器及試劑 實驗儀器實驗儀器 型號 生產(chǎn)廠家定時加熱磁力攪拌器 EMS3A 天津歐諾儀器儀表有限公司電子天平 LP502A 常州市衡器廠燒杯量筒反應(yīng)釜 自備 實驗試劑實驗試劑 級別 生產(chǎn)廠家水合硝酸鋅 分析純 天津大茂化學(xué)試劑廠 氫氧化鈉 分析純 天津大茂化學(xué)試劑廠蒸餾水 自制表面活性劑 分析純 中國醫(yī)藥（集團(tuán)）上?；瘜W(xué)試劑廠 實驗設(shè)計 實驗原理先制備氫氧化鋅膠體作為前驅(qū)物，然后在中性介質(zhì)的水熱條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)。近年來，有很多學(xué)者研究通過分析不同的反應(yīng)條件（如：反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、酸堿度等）對微細(xì)氧化鋅形成的影響以及對微細(xì)氧化鋅形貌的調(diào)控。雖然國外 ZnO 晶體生長技術(shù)取得很大的突破，水熱法生長 ZnO 晶體仍有很多方面需要研究，晶體質(zhì)量和生長速度有待進(jìn)一步提高。在晶體研究過程中，人們把大部分精力集中在研究晶體的性能方面。在眾多的生長方法中，水熱法是生長 ZnO 的重要方法，從目前報道來看，水熱法生長的 ZnO 晶體質(zhì)量最好。 存在的問題ZnO 晶體是一個多功能晶體，其優(yōu)良的電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和磁學(xué)性質(zhì)使其能夠在不同領(lǐng)域中獲得應(yīng)用，但不同的應(yīng)用面對性能要求的著重點(diǎn)不同，生長條件的變化將影響 ZnO 晶體性能指標(biāo)。在薄膜制備工藝、P 型半導(dǎo)休摻雜、發(fā)光二極管制造、多色化 ZnO 發(fā)光材料、ZnO 納米材料制備、ZnO 基稀磁半導(dǎo)體材料的制備方面等達(dá)到國際先進(jìn)水平。我國在 ZnO 半導(dǎo)體紫外發(fā)光方面的研究和國際上幾乎同步進(jìn)行，并取得了巨大的進(jìn)展。按照這一觀點(diǎn)，發(fā)展了 ZnO 晶體薄膜的定向生長技術(shù)，使得納米薄膜的生長技術(shù)獲得快速發(fā)展。并制備了摻入 Mg 的 ZnxMg1xO 晶體薄膜，獲得深紫外發(fā)光。合成 ZnO 單晶可以采用高溫熔融法、助溶劑法、氣相反應(yīng)法、水熱法，但現(xiàn)在還沒有一種即快速又高質(zhì)量的合成 ZnO 完整晶體的工藝。在制備 ZnO 薄膜的過程中，采用異質(zhì)材料（Si ，Al 2O3， SiC 等）作襯底容易產(chǎn)生晶格失配，導(dǎo)致晶體質(zhì)量下降，如果采用 ZnO 作襯底材料，可以完全消除薄膜沉積過程中的晶格失配現(xiàn)象。（6）獲得了各種形態(tài)的納米 ZnO 材料。（4） 合成含有不同摻雜劑的發(fā)光材料，特別是通過摻雜各種稀土離子元素，合成了幾種具有不同發(fā)光光譜的發(fā)光材料一。通過改變基質(zhì)成分，合成了 ZnxMg1xO 半導(dǎo)體材料，改變了禁帶寬度，獲得了波長更短的紫外發(fā)光。 ZnO 晶體國外研究現(xiàn)狀國際上已掀起 ZnO 半導(dǎo)體研究熱潮，幾年來研究工作取得了巨大的進(jìn)展，主要有幾個方面：（1）合成了高定向結(jié)晶的 ZnO 納米晶體薄膜，降低了受激發(fā)射的激光閩值。稀磁半導(dǎo)體同時利用了電子的電荷屬性和自旋屬性進(jìn)行信息處理和存儲，使計算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡化，功能更強(qiáng)大。如給半導(dǎo)體激光器提供自旋極化的電子，所產(chǎn)生的激光有更好的模式穩(wěn)定性和低的電流。今天的信息世界是由電子來攜帶信息，局域磁距存儲信息，光傳輸信息。此后， 等人又發(fā)現(xiàn)多晶薄膜和粉體材料存在隨機(jī)受激發(fā)射現(xiàn)象。因此 ZnO更適合制作在室溫下或更高溫度下工作的紫外發(fā)光器件。研究證實 ZnO 半導(dǎo)體的激子束縛能高達(dá) ，遠(yuǎn)高于室溫?zé)犭x化能 ，也高于 ZnSe()、ZnS()、GaN() 的激子束縛能。1996－1997 年,P Yu，DM Bagnall 等人相繼發(fā)現(xiàn)在藍(lán)寶石基片上定向生長的納米微結(jié)構(gòu) ZnO 晶東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論10體薄膜有受激發(fā)射現(xiàn)象，發(fā)光波長 380nm。目前國內(nèi)外已經(jīng)有許多科研小組進(jìn)行此方法的研究。該方法的主要特點(diǎn)有: (1)過程是在壓力與氣氛可以控制的封閉系統(tǒng)中進(jìn)行的；(2)相比熔體法和助熔劑法， 其生長溫度很低； (3)生長區(qū)基本處于恒溫和等濃度狀態(tài)，且溫度梯度很?。唬?）屬于稀薄相生長，溶液粘度很低。其原理是利用高溫高壓的水溶液使那些在大氣條件下不溶或者難溶于水的物質(zhì)溶解或反應(yīng)生成該物質(zhì)的溶解產(chǎn)物，并達(dá)到一定的過飽和度而進(jìn)行結(jié)晶和生長的方法。與溶膠凝膠法相比，水熱法更有利于環(huán)境凈化，具有較好的發(fā)展前景。由于該項技術(shù)中晶體生長是在低溫下進(jìn)行的，因此缺陷，例如熱應(yīng)變，就不會發(fā)生。之后將該飽和溶液置于低溫處，形成過飽和狀態(tài)，晶體生長開始。其化學(xué)反應(yīng)方程式如下所示:ZnO (Powder)+OH+2H2O→Zn(OH) 42→ZnO(crystal)+OH +2H2O在此項技術(shù)中，將 ZnO 粉末溶于 4mol/L 堿性溶液后至于高壓反應(yīng)釜內(nèi)，以 30O℃/min 的溫度梯度加熱至 385℃。而且水熱合成法中，溶劑并不僅限于水，也可以是其它極性或非極性的溶劑，例如苯等。水熱合成技術(shù)通?？梢栽诘蜏叵逻M(jìn)行，制備的樣品具有窄的尺寸分布，良好的結(jié)晶性能，晶相純度高以及良好的分散性等特點(diǎn)。 水熱法水熱合成方法 【16】 被認(rèn)為是制備納米或微米的金屬氧化物晶體最好的方法。制備技術(shù)的