水热法制备的ZnO纳米线的微结构、光学性质以及光学模型

来源期刊:中国有色金属学报(英文版)2020年第1期

论文作者:朱宪安 王泉 石永敬 宋世庚 刘卫国 周顺 Des GIBSON Yahya ALAJLANI 李成

文章页码:191 - 199

关键词:ZnO;纳米线;水热制备;光学模型

Key words:ZnO; nanowires; hydrothermal synthesis; optical modelling

摘    要:在90 °C的温度环境下,采用水热化学沉积法制备ZnO纳米线薄膜,然后用扫描电子显微镜、透射光谱和X射线衍射等技术对所制备的纳米薄膜进行表征。结果表明,制备的纳米ZnO薄膜的光学带隙在3.274到 3.347 eV之间。调节pH值可以控制膜的孔隙率和显微结构。SEM照片清楚地显示两层结构,且这两层的空隙率不同。XRD结果显示(002)取向的优先生长。针对纳米结构的ZnO薄膜建立一个完整的光学模型,包括Bruggeman有效介质近似、粗糙表面的光散射和O''''Leary-Johnson-Lim带间吸收模型。利用此光学模型,拟合实验测量的纳米结构ZnO薄膜的透射光谱,拟合结果同实验结果具有很高的一致性。

Abstract: ZnO nanowire films were produced at 90 °C using a hydrothermal chemical deposition method, and were characterised with scanning electron microscopy, optical transmission spectrometry and X-ray diffraction. The results showed that the optical band gap is 3.274-3.347 eV. Film porosity and microstructure can be controlled by adjusting the pH of the growth solution. ZnO nanowire films comprise a 2-layer structure as demonstrated by SEM analysis, showing different porosities for each layer. XRD analysis shows preferential growth in the (002) orientation. A comprehensive optical modelling method for nanostructured ZnO thin films was proposed, consisting of Bruggeman effective medium approximations, rough surface light scattering and O''''Leary-Johnson-Lim models. Fitted optical transmission of nanostructured ZnO films agreed well with experimental data.

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