铟掺杂调控氧化锌纳米棒长径比

利用水热法合成了铟掺杂的氧化锌(in-zno)纳米棒.x射线衍射(xrd)结果表明铟掺杂能导致氧化锌晶格膨胀.扫描电镜(sem)结果显示,随着前驱液中铟浓度的增加,氧化锌纳米棒的长径比先减小后增大,在铟原子浓度为1.0%(原子分数,x),长径比达到最小值;随着前驱液中铟浓度继续增加,长径比增大.从晶体生长角度考虑,溶液中存在四羟基铟(in(oh)4-)生长基元,该生长基元可转化为铟替位掺杂(inzn)和羟基铟氧化物(inooh)两种状态,二者之间存在竞争关系,共同引起长径比的非线性变化.当铟原子分数小于1.0%时,inzn是主要存在形式,其能破坏锌极性面,从而抑制(002)晶面的生长.当铟原子浓度高于1.0%时,生成微量的inooh,其能起到晶粒粘结剂的作用,促进(002)面的生长.因此,可以通过改变前驱液中铟的浓度,调控氧化锌纳米棒的长径比.本文阐述了in-zno的生长机理,并提供一种制备实用的掺杂氧化锌纳米棒的方法.