1、納米材料具有獨特的表面效應、體積效應和量子尺寸效應等，使其無論在基礎研究，還是在應用領域都具有極大的研究價值。摻雜是一種使光電和半導體材料獲得理想特性的材料改性技術之一，因而通過可控摻雜制備性能可調的納米材料是一項重要的研究課題。
　　 ZnO是一種重要的寬帶隙半導體材料。納米ZnO兼有納米材料和半導體材料兩方面的優(yōu)異性能，在場發(fā)射顯示器、太陽能電池、二極管、傳感器和紫外發(fā)光器件等領域顯示出巨大的應用潛力。水熱法作為ZnO納米材

2、料的化學制備方法之一，由于形式多樣、操作簡便、成本較低、粒度可控等特點，已得到廣泛應用。
　　 本文通過水熱法和在氨氣氛中高溫退火等技術，制備出不同形貌的ZnO和摻雜ZnO納米晶。采用X-射線衍射(XRD)、X-射線能量分散譜儀(EDS)、透射電鏡(TEM)/高分辨透射電鏡(HRTEM)、場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)以及選區(qū)電子衍射(SAED)等方法研究了ZnO納米晶的物相組成和微結構，探討了ZnO納米晶的反應過程和生長機理。并

3、借助于傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、紫外可見光譜(UV-vis)、光致發(fā)光光譜(PL)等手段表征和探討了ZnO納米晶的譜學特征和光學性能。
　　 以二水醋酸鋅為鋅源，采用H2O2輔助水熱法在200℃下制備了粒徑分布均勻的ZnO納米棒。由HRTEM和SAED結果表明，這些納米棒是具有纖鋅礦晶體結構的單晶，每根納米棒都具有六邊形截面，并沿[0001]晶體方向生長。納米棒的直徑為120～300nm，長度為1～2μm。而在同樣條件下，

4、不加H2O2制得ZnO棒的直徑為1～5μm，長度為5～20μm。光致發(fā)光結果表明，添加H2O2制得的ZnO納米棒在390nm處的紫外發(fā)射峰強度明顯增高。加入H2O2可以調節(jié)ZnO晶體的成核過程，降低晶體的生長速率，改善晶體的質量。基于本研究的實驗結果，提出了ZnO納米棒的生長機理。
　　 采用H2O2輔助水熱法，并以六水硝酸鋅為鋅源，在80℃的低溫下制備出粒徑更小(50～200nm)的ZnO納米棒。添加適量H2O2制備的ZnO納

5、米棒的紫外發(fā)光峰強度增高，而缺陷發(fā)光峰則明顯降低。
　　 以氯化鋅為鋅源，五水氯化錫為錫源，通過水熱法合成了Sn摻雜的ZnO納米晶。結果表明，制得的Sn摻雜的ZnO納米晶具有六方纖鋅礦結構。隨著Sn摻雜濃度的增高，納米晶的平均粒度增加，晶體形貌由短棒狀向單錐和雙錐狀轉變。此外，晶體的形貌也隨前驅體溶液的pH值而變化。例如，當前驅體溶液的pH值從7.0提高到12.0時，Sn摻雜的ZnO納米晶的形貌由長柱狀向短柱狀轉變。室溫下，觀測

6、到Sn摻雜的ZnO納米晶有三個光致發(fā)光帶，分別為401nm處的紫外發(fā)光峰，433nm處的強紫光發(fā)射峰及466nm處弱的藍光發(fā)光峰。光致發(fā)光結果表明，Sn的摻雜主要改變納米ZnO的發(fā)光強度。由紫外可見光譜可以看出，Sn摻雜的ZnO納米晶在紫外區(qū)產生最大吸收峰，并隨著摻雜Sn濃度的增加而發(fā)生紅移。
　　 將水熱法合成的雙錐體ZnO納米晶在氨氣氛中退火，制備了N摻雜的ZnO(NZO)納米晶。制備的NZO納米晶均為六方纖鋅礦結構，其形貌

7、仍為雙錐體。XRD結果表明，NZO納米晶較未摻N的ZnO的晶粒度增大，結晶度提高。光致發(fā)光結果表明，制得的NZO納米晶在389nm處有一強的紫外發(fā)光峰，而在468nm處存在一個很弱的藍色發(fā)光峰。與未摻雜的ZnO納米晶的PL光譜比較，NZO納米晶在555nm處的綠色發(fā)光峰消失，表明N元素的摻入補償了ZnO納米晶中的氧空位。
　　 將水熱法合成的Al摻雜的ZnO(AZO)納米棒在550℃的氨氣氛中退火，制備了Al、N共摻雜的ZnO(

8、ANZO)納米棒。結果表明，制備的AZO和ANZO納米棒均為六方纖鋅礦結構的單晶體。AZO棒的直徑明顯減小，平均直徑由未摻雜時的～3μm降到Al摻雜時的～70nm。EDS測試結果表明，Al、N兩種元素已摻入ZnO納米棒，而且N元素的摻入量隨Al摻雜濃度的提高而增加。光致發(fā)光結果表明，制得的AZO和ANZO納米棒在390nm處均有一強的紫外發(fā)光峰，而在468nm處都存在一個很弱的藍色發(fā)光峰。與AZO納米棒的PL光譜比較，ANZO納米棒在5