铝修饰氧化锌纳米棒的制备及表征

商世广, 张文倩, 王 军, 高 浪, 王 睿

(1.西安邮电大学 电子工程学院， 陕西 西安 710121； 2.西安工程大学 理学院， 陕西 西安 710048)

在室温下，氧化锌(ZnO)的带隙宽度为3.37 eV、激子结合能为60 meV，较宽的带隙宽度和较大的激子结合能使其具有优异的光电性能[1]。尤其是一维结构的ZnO纳米棒由于具有高的比表面积、较大的定向传导电子能力和陷光效应[2]，在太阳能电池、紫外光电探测器和气体传感器等领域受到广泛的关注。

氧吸附和高温等因素会影响氧化锌纳米棒的性能，导致ZnO纳米棒性能不稳定、电导率降低等[3]问题限制了其应用。改善ZnO纳米棒性能的方法有很多，如退火处理[4]、纳米粒子表面修饰[5]和元素掺杂[6]等。其中，纳米粒子表面修饰是最有效的方法[7]。例如，使用Au纳米颗粒修饰的ZnO纳米棒能有效提高染料敏化太阳能电池的能量转换效率，明显增强ZnO纳米棒的光电流[8-9]；采用Pd纳米粒子修饰ZnO纳米棒气敏膜，可有效增强气体传感器对乙醇气体的响应[10]。

使用Au、Pd等贵金属的成本较高，使用Al修饰ZnO纳米棒可以有效降低成本。另外，Al对于局域表面等离激元的波长响应范围不仅包含可见光区，还包含紫外光区[11]，致使其的应用范围更加广泛。关于使用Al颗粒修饰ZnO纳米棒研究的报道还较少，对其研究还有待进一步深入。

采用纳米粒子进行表面修饰主要有喷雾热解[12]、电子束蒸发[13]和磁控溅射[14]等方法。其中磁控溅射具有工作温度低、粘附性高和均匀性好等优点[15]，因此，本文拟采用水热法制备ZnO纳米棒，使用磁控溅射Al的方法对ZnO纳米棒进行修饰，研究Al修饰时磁控溅射功率对ZnO纳米棒形貌、晶体结构和光学性能等的影响。……