具有能带梯度结构的ZnO基紫外-可见发光单纳米线的设计与制备

Bandgap engineering is a very important technology in material science and information science field.By this technic, scientists can design the semiconductor material's structure and then can controll its photonic and luminescence properties. It's attract a great interests nowadays. ZnO one dimensional structure, for its wide band gap and higher exciton binding energy, is an ideal material for ultraviolet emitting material at room termperature. By bandgap engineer technic, we propose to design and construct an ZnO based Composition-Symmetric and Asymmetric nanowire which will emitt from ultraviolet to blue light. MgO and CdO are selected as the dopants. In this case, the termperature/space selective CVD growth method will be introduced. This new nanowire structure will have potential applications have potential applications in solar cells, photodetectors, bionanotechnology and low-threshold nanoscale lasers.

通过设计材料结构，利用能带工程技术，有效调控半导体材料发光特性，制备基于梯度能带结构低维功能材料的新型信息器件是当前材料科学与信息科学研究领域的重点和热点，但对ZnO一维微纳米结构的梯度能带设计却少见诸报道。因ZnO在紫外区有高效光致发光效应这一物理基本特性，其一维结构材料是理想的紫外激光材料。而通过能带调控手段，有望将其发光范围向深紫外区及可见区两个方向拓展。本项目主要以MgO，CdO等为能带调控元，采用改进的微环境可控的热蒸发法结合其它的物理及化学方法，逐步实现ZnO一维纳米结构在深紫外及可见区的发光,进一步实现紫外-可见连续可调的低阈值激光器。并希望能建立微纳结构光学特性与能带调控元之间的对应关系，揭示其动力学生长过程，为高效节能的发光器件的开发及利用提供可靠的材料基础和理论依据，研究结果具有十分重要的理论研究价值，有广阔的实用前景。

本项目旨在通过设计材料结构，利用能带工程技术，有效调控半导体材料发光特性，在些基础上制备出梯度能带结构低维功能结构材料的新型信息器件，这也是当前材料科学与信息科学研究领域的重点和热点。因此我们在项目实现期间内，以ZnO一维微纳米为基质，全力致力于制备出ZnO-CdO分支结构，CdO/ZnO核/壳结构，以期实现目标。并且我们成功制备出了ZnO-CdO分支结构，CdO/ZnO核/壳结构，并对其做了光学表征，发现核/壳结构能极大的提升ZnO本征发发光的能力。有望能逐步实现ZnO一维纳米结构在深紫外及可见区的发光，进一步实现紫外-可见连续可调的低阈值激光器。不仅如此，我们以合成的ZnO-CdO分支及核/壳结构为模版，进一步采用全碳化处理，得到新颖的碳纳米管分支结构。本研究结果具有十分重要的理论研究价值，有广阔的实用前景。