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  • 學位論文

氧化銀、氧化鋅奈米顆粒-氧化鋅奈米柱異質結構之光學特性研究

Enhanced Optical Properties of ZnO nanorods by incorporation of nanostructured materials

指導教授 : 陳永芳

摘要


本文中我們利用多種光學性質量測,研究氧化鋅奈米柱與其他半導體材料所合成的異質結構之光學特性,其中包括氧化鋅奈米柱與氧化銀奈米顆粒,以及氧化鋅奈米柱/奈米顆粒等異質結構。我們發現氧化鋅奈米柱的光學特性,發生了一些值得探討的現象。對於不同的異質結構所擁有的光學特性,我們可以分成以下兩個部份討論: 首先我們研究氧化鋅奈米柱/氧化銀奈米顆粒所合成的異質結構。在樣品成長過程(VLS process)中,由於高溫爐管內無法提供充足的氧氣,使得氧化鋅奈米柱的表面晶格結構產生氧空缺(vacancy)缺陷,進而造成氧化鋅奈米柱的發光效率下降。為了解決這個問題,我們將氧化銀奈米顆粒沈積在氧化鋅奈米柱表面。經由這個方法,氧化銀奈米顆粒將會附著在氧空缺上,使得介面能帶受到改變,達成表面修飾的作用。最後我們發現氧化鋅奈米柱的能隙(band Gap)發光增強了大約十倍,同時缺陷(defect)發光幾乎完全消失。 經由化學氣相沈積法(CVD process)所成長出來的氧化鋅奈米柱,雖然沒有氧空缺來影響發光效率,但其本身的發光強度仍低於VLS機制所成長出來的樣品。 所以在本文的第二部分,我們合成氧化鋅奈米柱/奈米顆粒的異質結構,其中氧化鋅奈米顆粒可以視為一種光吸收媒介,藉此來增加氧化鋅對於激發光的吸收截面積。本實驗中氧化鋅奈米柱的能隙發光增強了約8.5倍。對於這類沒有表面缺陷的樣品來說,這樣的結果是令人驚喜的。 本實驗中我們把氧化鋅奈米柱經由與不同材料結合,來達到增強發光效率的目的。這些方法可以嘗試在其他各種不同的半導體發光材料,相信對於高品質光電元件的研發,有一定幫助,進而節省更多的能源,為地球進一份心力。

並列摘要


In this study, we synthesized ZnO nanorods/Ag2O nanoparticles and ZnO nanorods/nanoparticles nanostructures. By using our approaches, we found that the bandgap emission of ZnO nanorods can be greatly enhanced. For the new nanocomposite of ZnO nanorods and Ag2O nanoparticles, the Ag2O nanoparticles can create interface band bending due to the nature of band alignment between ZnO and Ag2O, such that the band gap emission of ZnO nanorods can be greatly enhanced by about 10 times and the defect emission suppressed to the detection limit simultaneously. Quite remarkably, the ratio between the band gap and defect emission can be enhanced by up to 600 times. In chapter 5, we synthesized ZnO nanorods/nanoparticles nanostructures. The ZnO nanoparticles can be regarded as light-absorption media to increase the absorption cross section of excitation light. According to this method, the band gap emission of ZnO nanorods can be enhanced by about 8.5 times. In view of the potential extension to many other semiconductors, our approaches are very useful for creating high efficiency optoelectronic devices.

並列關鍵字

ZnO Ag2O band gap photoluminescence

參考文獻


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延伸閱讀