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第1章 概述 1

1.1纳米材料简介 1

1.2 ZnO纳米材料简介 5

参考文献 8

第2章 一维ZnO纳米材料的理论研究 12

2.1第一性原理计算方法简介 12

2.2包络函数法 16

2.3电子结构的第一性原理研究 20

2.3.1纳米材料电子态的影响因素 20

2.3.2 ZnO纳米材料禁带宽度的变化 23

2.3.3氢钝化对ZnO纳米线的影响 27

2.3.4掺杂ZnO纳米线的电子结构 28

2.4电子结构的包络函数法研究 35

2.4.1 ZnO纳米线的光学性能 35

2.4.2 Mn掺杂ZnO纳米线的奇异磁性 38

2.5结构、性能和应用的第一性原理研究 40

2.5.1 In掺杂实现ZnO纳米盘的极性生长 40

2.5.2 ZnO纳米线的高压结构相变 43

2.5.3 ZnO纳米线的禁带宽度随压强的变化 45

2.5.4 ZnO纳米线的力学性能 47

2.5.5传感器工作原理的探讨 52

参考文献 53

第3章 一维ZnO纳米材料表征新技术 56

3.1纳米尺度表征和测量的特殊性 56

3.2 STM-TEM组合表征测量系统 57

3.3 SEM原位操纵测试系统 60

3.4扫描探针分析 64

参考文献 71

第4章 一维ZnO纳米材料的制备方法 72

4.1气相沉积法 72

4.1.1热蒸发化学气相沉积1——简单蒸气反应沉积法 73

4.1.2热蒸发化学气相沉积2——碳热还原反应 88

4.1.3热蒸发化学气相沉积3—— MOCVD 96

4.1.4热蒸发物理气相沉积 98

4.1.5脉冲激光沉积 101

4.1.6分子束外延法 102

4.1.7射频磁控溅射法 103

4.2液相反应法 105

4.2.1液相直接反应法 105

4.2.2电化学沉积法 112

4.2.3模板法 114

4.2.4溶胶-凝胶法 115

4.3固态反应法 118

参考文献 121

第5章 一维ZnO纳米材料的形貌结构 133

5.1纳米棒和四针状纳米棒 133

5.1.1纳米棒 133

5.1.2四针状纳米棒 136

5.2纳米阵列 141

5.3纳米线、纳米带 143

5.3.1纳米线 143

5.3.2纳米带 146

5.4芯-壳结构 151

5.5齿状纳米结构 154

5.6其他形貌 162

5.7结构缺陷 173

5.8损伤与结构稳定性 179

5.8.1高压相变研究 179

5.8.2电致损伤 183

5.8.3力学损伤 186

5.8.4化学损伤 187

参考文献 188

第6章 一维ZnO纳米材料的生长机理 194

6.1气-固机理 194

6.2气-液-固机理 195

6.3螺旋位错生长机理 199

6.4极性面控制生长机理 201

6.5模板辅助生长机理 206

6.6生长过程的其他解释 207

参考文献 208

第7章 一维掺杂ZnO纳米材料的制备及结构 211

7.1 n型掺杂ZnO纳米材料 212

7.1.1 In掺杂一维ZnO纳米材料 212

7.1.2 Ga掺杂一维ZnO纳米材料 242

7.1.3 Sn掺杂一维ZnO纳米材料 249

7.1.4 S掺杂一维ZnO纳米材料 256

7.1.5其他n型掺杂一维ZnO纳米材料 260

7.2磁性元素掺杂ZnO基稀磁半导体材料 262

7.2.1稀磁半导体简介 262

7.2.2 Mn掺杂一维ZnO纳米材料 266

7.2.3 Co掺杂一维ZnO纳米材料 275

7.2.4 Ni掺杂一维ZnO纳米材料 279

7.2.5其他磁性掺杂ZnO纳米材料 282

7.3 p型掺杂 ZnO纳米材料 285

7.3.1 p型掺杂Zn0纳米材料的研究现状 285

7.3.2 N元素的掺杂 287

7.3.3 P元素的掺杂 292

7.3.4 As元素的掺杂 295

7.3.5 A1.N共掺杂 295

7.3.6 Li元素的掺杂 297

参考文献 298

第8章 一维ZnO纳米材料的性能 308

8.1力学性能 308

8.1.1弹性模量 308

8.1.2强度 313

8.1.3塑性 314

8.2场发射性能 314

8.2.1单根纳米线的场发射性能 315

8.2.2大面积纳米线的场发射性能 318

8.2.3强流场发射性能 319

8.2.4影响场发射性能的因素 320

8.3电输运性能 323

8.3.1纯ZnO纳米材料的电输运性能 323

8.3.2掺杂ZnO纳米材料的电输运性能 330

8.4稀磁性能 340

8.4.1 Mn掺杂ZnO纳米材料的磁性 340

8.4.2 Co掺杂ZnO纳米材料的磁性 345

8.4.3 Ni掺杂ZnO纳米材料的磁性 348

8.4.4其他磁性掺杂工作 350

8.5光学性能 351

8.5.1光致发光性能 351

8.5.2光散射性能 361

8.5.3受激辐射与波导性能 368

8.6其他性能 370

8.6.1压电性能 370

8.6.2光催化性能 372

8.6.3光电性能 374

8.6.4吸波性能 380

参考文献 384

第9章 一维ZnO纳米材料的应用 393

9.1一维纳米材料器件的研究进展概述 394

9.2光学器件 398

9.2.1光致发光器件 398

9.2.2电致发光器件 401

9.2.3光传导器件 405

9.3电子器件 407

9.3.1二极管 407

9.3.2三极管 410

9.3.3多功能场效应晶体管 416

9.4场发射器件 419

9.5传感器件 424

9.5.1湿度传感器 425

9.5.2气敏传感器 426

9.5.3生物传感器 431

9.5.4压力传感器 433

9.5.5其他传感器件 434

9.6光伏器件 437

9.7压电器件 444

参考文献 454