34用电沉积法在氧化铝模板中制备氧化锌纳米线的研究.doc

用电沉积法在氧化铝模板中制备氧化锌纳米线的研究 王丹丽阮永丰*张灵翠 （天津大学理学院，天津，300072） 摘 要 利用直流电沉积法在阳极氧化铝模板的有序孔洞中生长了氧化锌纳米线，首次在氧气氛围中将锌氧化成氧化锌，这大大提高了传统的直流电沉积法制备氧化锌纳米线的效率。用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其形貌及成分进行表征和分析，结果表明，氧化铝模板的有序孔洞中填充了高致密、均一连续的锌纳米线。在氧气氛围中，800℃下氧化2h，氧化铝中的锌纳米线己全部氧化成氧化锌纳米线。光致发光光谱表明，氧化锌纳米线在496nm处有较强绿光发射。 关健词 阳极氧化铝；氧化锌纳米线；电沉积 The Study on Preparation of ZnO Nanowires in AAO by Electrodeposition Method WANG Danli, RUAN Yongfeng*, ZHANG Lingcui, QIU Chunxia (School of Science, Tianjin University, Tianjin 300072, China) Abstract Ordered ZnO nanowire arrays embedded in anodic aluminum oxide (AAO) were fabricated by an effective electro-deposition method. Oxygen atmosphere was used for the oxidation for the first time. Zn deposited in the channels of AAO was oxidized completely via a heat treatment at 800℃ for 2h. The microstructure and composition of the ZnO nanowire arrays were characterized by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results indicate that ZnO nanowire arrays are uniformly assembled into the nanochannels of AAO, with large-area and high-filling. Photoluminescence (PL) measurement of the ZnO/AAO assembly exhibits a strong 496nm emission band which is contributed by the various defects of ZnO. Key word: Anodic aluminum oxide; ZnO nanowire; Electrodeposition method 1引 言 ZnO是一种宽禁带半导体，由于其奇特的电学和光学性能，使得ZnO在低电压和短波长（紫外、蓝、绿光）的光电器件方面有着巨大的应用前景，当前，ZnO 已成为半导体、发光材料与发光学领域的研究热点[ 1-3 ]。除了紫外波段的本征发光（约380nm）以外，许多实验都表明，ZnO在430~520nm区间有好几个由Zn或O的缺陷引起的发光峰[4]。而另一方面，阳极氧化铝(anodic aluminum oxide, AAO)模板因其独特的多孔结构，己经成为组装纳米有序复合结构的理想载体[5-7]，本课题组在前期的研究中发现，在AAO模板中合成ZnO纳米线后，利用AAO光子晶体的光子带隙作用，可以使氧化锌发光增强[8]。迄今已有多种电沉积法成功的在AAO模板中合成了氧化锌纳米线。Zheng等人利用一步电沉积法在AAO孔洞中直接沉积了氧化锌纳米线[9]，但是这种方法在沉积氧化锌的同时会不可避免的沉积Zn(OH)2[10],而且引入的Zn(OH)2会使ZnO的带边发光淬灭[11]。Li 等人利用直流电沉积法在AAO的纳米孔洞中沉积了锌纳米线[12]，然后在空气中高温氧化35小时得到氧化锌纳米线，然而(这种方法中氧化所需时间太长，约35小时，而且由于缺少对氧化铝模板的预处理，使得氧化积的沉积率较低。由此可见，现有的电沉积法所存在的缺陷会限制ZnO/AAO组装体作为发光器件的应用。 本文采用了一种高效的电沉积法，成功的制备出大尺排列均匀的氧化锌纳米线阵列，氧化时间从35小时大大缩短为2小时，并且有效的提高了氧化锌纳米线在AAO模板中的填充率。分