1. 研究目的与意义
半导体纳米材料具有尺寸效应、量子效应特殊电子传导效应使它们呈现的一些特殊性质受到了人们的关注。半导体发光材料在未来的电子、光电子器件、纳米光学器件的连接和高强度复合材料中有重要应用，以及有可能出现新的物理学效应而成为纳米材料科学和凝聚物理学领域研究的热点和前沿。ZnO是重要的直接带隙宽禁带半导体氧化物其禁带度为 3.37eV，激子结合能(60meV)能在室温及更高温度产生近紫外的短波激子光。自从1997年观测到其纳米微晶结构的薄膜在室温下光泵受激紫外发射后，已经迅速成为短波半导体激光材料研究的热点。
ZnO纳米线阵列结构表现出比块体材料更好的发光性能、导电性能和光电性能等，近年来，纳米科学领域的研究者们运用各种方法制备了多种具有纳米结构的ZnO材料，Li等采用气相法与有序孔洞模板相结合的方法合成了高度有序的ZnO纳米线阵列，Huang等利用物理热蒸发ZnO和石墨的混合物，通过气相传输，在镀有Au催化剂的Si衬底上得到ZnO纳米阵列。Geng等利用双管系统蒸发ZnO粉和石墨的混合物，在硅衬底上得到了排列有序的ZnO纳米线。Bin等利用湿化学方法制备了长约1.54μm的ZnO纳米线。但是，目前这些制备方法存在成本比较高、工艺复杂、产量低等缺点，无法满足当前纳米器件技术飞速发展的需要。
氧化锌纳米线阵列结构表现出比块体材料更好的发光性能、导电性能和光电性能等，从2001 年后受到研究人员的广泛关注，创新了多种制备方法，如水热合成法、化学气相沉积法、模板限制辅助生长法、金属有机气相外延生长法等，文章就ZnO半导体纳米材料具有尺寸效应、量子效应、特殊电子传导效应使它们呈现的一些特殊性质受到人们的关注。ZnO纳米材料尺寸小、比表面积大、表面活性位置多，使具有优良的催化活性，可以将许多难降解的有机物降解为和,因此寻找一种简单方便、产物均匀、高效环保的合成方法尤为重要。本课题用水解，作为辅碱，通过水热法合成ZnO纳米线，具有尺寸可控、操作简单、原料便宜等优点。
2. 研究内容与预期目标
本课题就ZnO纳米线阵列的制备方法以及它的发光性能进行研究概述，第一部分介绍ZnO纳米线的基本性质及其制备方法，其中主要研究通过水热法制备ZnO纳米线。利用硝酸锌水解，六次甲基四胺作为水热反应的溶液，在硅衬底通过沉积ZnO薄膜作为籽晶层，再生长出ZnO纳米线。第二部分研究实验温度、时间以及反应溶液的浓度对ZnO纳米线生长的影响。采用扫描电子显微镜分析（SEM）、X射线衍射（XRD）对ZnO纳米线的形貌结构进行表征，用荧光光谱测试(PL)表征ZnO纳米线的光学性能。
3. 研究方法与步骤
本课题通过水热法在Si衬底上制备ZnO
第一步，在Si衬底上制备一层ZnO薄膜或纳米颗粒作为籽晶层，诱导ZnO成核并生长ZnO纳米结构，此处使用磁控溅射法制备。
第二步，采用水热生长法在基片表面制备出ZnO纳米线阵列结构。此处用和配制前驱体溶液。再利用SEM、SRD对生长出来的ZnO纳米阵列在不同温度、时间、前驱体溶液浓度下生长结构形貌进行表征。
4. 参考文献
[1]郭小峰,罗义勇,王丽影,王宏波,柴坝,向前,郝晨伟,程航,朱湘馥.氧化锌纳米线的制备及其光催化性能探究[J].应用化工,2019,48(09):2150-2152.
[2]张聪,温强.氧化锌纳米线阵列的制备方法[J].化工管理,2019(22):58-59 61.
[3]丁文强. 氧化锌基复合材料的制备、表征及其光催化性能研究[D].太原理工大学,2019.
5. 工作计划
（1）2022.2.25-2022.3.15文献调研，图书馆查阅资料，完成开题报告和外文资料翻译；
（2）2022.3.16-2022.4.15研究水热法生长ZnO纳米线，以及影响要素和发光特性；
（3）2022.4.16-2022.4.30 完成实验，表征实验结果；
