ZnO及合金核/壳/壳纳米颗粒的生长与性能研究

多壳层核/壳结构不仅可以调制纳米晶体的物理性能质,还是研究电子、空穴量子受限及相互作用机理的理想载体.ZnMgO可以将ZnO的禁带宽度展宽到4.65eV,ZnCdO可以将ZnO的禁带宽度压缩到2.9 eV.ZnO与上述合金形成的核/壳/壳量子点-量子阱及其反型结构的纳米颗粒在紫外光电器件方面具有潜在的应用前景..本项目拟用化学方法生长界面匹配的ZnO/Zn1-xCdxO/ZnO、Zn1-yMgyO/ZnO/Zn1-yMgyO、Zn1-yMgyO/Zn1-xCdxO/Zn1-yMgyO量子点量子阱及其反型结构纳米颗粒和多壳层的Zn1-xCdxO/ZnO/Zn1-yMgyO/MgO纳米颗粒，研究量子点量子阱中电子、空穴的受限效应对其受限尺寸、界面势垒高度、界面应力的依赖关系及反型结构中核与外壳层中电子的耦合效应,建立多壳层纳米晶体性质与其结构之间的依赖关系,为纳米器件的研制提供有价值的依据.

纳米结构、特别是核/壳纳米结构的可控生长、相关新物理现象及其应用的探索是近年来人们关注的热点之一.本项目开展了ZnO基零维、一维纳米结构、核/壳及核/壳/壳纳米结构的可控生长与性能方面的研究,在此基础上开展了CuO、NiO纳米结构、掺杂ZnO纳米薄膜的生长与性能及III-V族半导体量子阱中极化子特性方面的研究.主要包括：. 研究了ZnO/Zn1-xMgxO、Zn1-xCdxO/ZnO核/壳纳米颗粒的生长模式，生长了单晶核/壳纳米颗粒；调制了核的尺寸、电子的势垒高度和壳层厚度,系统研究了纳米颗粒的性能及稳定性.核/壳纳米颗粒的性能对壳层成分、厚度及核壳之间的应力非常敏感,减小界面应力并增大壳层厚度能显著改善核/壳体系的性能.生长了Zn1-xMgxO/ZnO、ZnO/Zn0.92Cd0.08O核/壳纳米颗粒,窄带壳层能钝化表面缺陷,同时调制体系的能带.生长了Zn1-xMgxO/ZnO/Zn1-xMgxO、ZnO/Zn0.92Cd0.08/ZnO核/壳/壳纳米颗粒,研究了电子的势垒高度、颗粒尺寸及壳层缺陷密度的增加对体系性能的影响,势垒的增高显著增强体系的荧光强度.生长了大失配的ZnO/ZnS核/壳纳米颗粒,薄壳层能有效钝化表面缺陷，厚壳层将引进大量的壳层表面缺陷,ZnS壳层易于氧化。生长了一维ZnO/ZnMgO、ZnO/MgO、ZnO/Al2O3、ZnO/CuO和ZnO/ZnS核/壳纳米棒阵列,纳米棒的性能依赖于壳层材料种类、厚度、结构和形态,各体系中均存在最佳壳层厚度.. 用生物模板生长ZnO及Mg掺杂的纳米结构,用固相法生长的ZnO纳米颗粒和CuO纳米颗粒组成的空心微球,研究纳米结构的形态演变、晶格振动特性及对甲基橙的降解活性；用固相法制备了3.5-12.4nm的NiO纳米颗粒,研究了激子结合能、晶格振动频率和磁性能对纳米颗粒尺寸的依赖关系,分析了纳米颗粒反常磁性能的起源；研究了不同尺寸和表面态的ZnO纳米颗粒的稳定性和光学非线性；用原子层沉积技术和超生辅助的CVD方法生长了ZnO及Al、Cl掺杂纳米薄膜,研究了纳米薄膜的生长模式、光电性能、稳定性及掺杂效应.. 采用分数维空间方法研究了Al0.3Ga0.7As/GaAs/Al0.3Ga0.7As结构中极化子的特征,分析了极化子的结合能和有效质量随衬底厚度及薄膜厚度的变化关系.