Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kiểm soát sự phát triển của các cấu trúc nano 1D và 2D ZnO trên 4H-SiC sử dụng chất xúc tác Au
Nanoscale Research Letters - 2014
Tóm tắt
Kiểm soát hoàn hảo sự phát triển của cấu trúc nano là điều kiện tiên quyết cho việc phát triển các thiết bị/hệ thống điện tử và quang điện tử. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày sự phát triển của các cấu trúc nano derivated ZnO khác nhau, bao gồm các dãy nanowire tinh thể đơn có tỷ lệ chiều cao/đường kính cao với hướng phát triển ưu tiên theo trục [0001], nanowall, và cấu trúc hybrid giữa nanowire và nanowall. Việc phát triển các cấu trúc nano ZnO khác nhau được thực hiện trên nền SiC trong lò nung nằm ngang, sử dụng màng mỏng Au làm chất xúc tác. Dựa trên quan sát thực nghiệm, chúng tôi đã chỉ ra rằng cơ chế phát triển của các cấu trúc nano ZnO khác nhau là sự kết hợp của quá trình hơi-lỏng-rắn (VLS) hỗ trợ chất xúc tác và không hỗ trợ chất xúc tác. Chúng tôi cũng phát hiện rằng sự phát triển của vật liệu các kiến trúc nano ZnO khác nhau chủ yếu được điều khiển bởi hiệu ứng trôi cụm Zn trên bề mặt SiC, chủ yếu do nhiệt độ phát triển. Độ dày màn mỏng Au, thời gian phát triển và nhiệt độ là các tham số cần tối ưu hóa để đạt được các kiến trúc nano ZnO khác nhau.
Từ khóa
#ZnO #nanostructures #SiC #catalyst #growth mechanismsTài liệu tham khảo
Ng HT, Han J, Yamada T, Nguyen P, Chen YP, Meyyappan M: Single crystal nanowire vertical surround-gate field-effect transistor. Nano Lett 2004, 4(7):1247. 10.1021/nl049461z
Wang X, Wang X, Zhou J, Song J, Liu J, Xu N, Wang ZL: Piezoelectric field effect transistor and nanoforce sensor based on a single ZnO nanowire. Nano Lett 2006, 6(12):2768. 10.1021/nl061802g
Wang XD, Zhou J, Lao CS, Song JH, Xu NS, Wang ZL: In situ field emission of density-controlled ZnO nanowire arrays. Adv Mater 2007, 19(12):1627. 10.1002/adma.200602467
Zhang Q, Dandeneau CS, Zhou X, Cao G: ZnO nanostructures for dye-sensitized solar cells. Adv Mater 2009, 21(41):4087. 10.1002/adma.200803827
Huang MH, Mao S, Feick H, Yan H, Wu Y, Kind H, Weber E, Russo R, Yang P: Room-temperature ultraviolet nanowire nanolasers. Science 2001, 292(5523):1897–1899. 10.1126/science.1060367
Tsukazaki A, Ohtomo A, Onuma T, Ohtani M, Makino T, Sumiya M, Ohtani K, Chichibu FS, Fuke S, Segawa Y, Ohno H, Koinuma H, Kawasaki M: Repeated temperature modulation epitaxy for p-type doping and light-emitting diode based on ZnO. Nat Mater 2004, 4(1):42.
Wang ZL, Song J: Piezoelectric nanogenerators based on zinc oxide nanowire arrays. Science 2006, 312(5771):242–246. 10.1126/science.1124005
Wang X, Song J, Liu J, Wang ZL: Direct-current nanogenerator driven by ultrasonic waves. Science 2007, 316(5821):102–105. 10.1126/science.1139366
Xu S, Qin Y, Xu C, Wei Y, Yang R, Wang ZL: Self-powered nanowire devices. Nat Nanotechnol 2010, 5(5):366. 10.1038/nnano.2010.46
Kumar B, Lee KY, Park H-K, Chae SJ, Lee YH, Kim S-W: Controlled growth of semiconducting nanowire, nanowall, and hybrid nanostructures on graphene for piezoelectric nanogenerators. ACS Nano 2011, 5(5):4197. 10.1021/nn200942s
Yang Y, Guo W, Pradel KC, Zhu G, Zhou Y, Zhang Y, Hu Y, Lin L, Wang ZL: Pyroelectric nanogenerators for harvesting thermoelectric energy. Nano Lett 2012, 12(6):2833. 10.1021/nl3003039
Ng HT, Li J, Smith MK, Nguyen P, Cassell A, Han J, Meyyappan M: Growth of epitaxial nanowires at the junctions of nanowalls. Science 2003, 300(5623):1249. 10.1126/science.1082542
Wang X, Ding Y, Li Z, Song J, Wang ZL: Single-crystal mesoporous ZnO thin films composed of nanowalls. J Phys Chem C 2009, 113(5):1791. 10.1021/jp809358m
Kim S-W, Park H-K, Yi M-S, Park N-M, Park J-H, Kim S-H, Maeng S-L, Choi C-J, Moon S-E: Epitaxial growth of ZnO nanowall networks on GaN/sapphire substrates. Appl Phys Lett 2007, 90(3):033107. 10.1063/1.2430918
Brewster MM, Lu M-Y, Lim SK, Smith MJ, Zhou X, GradecÌŒak S: The growth and optical properties of ZnO nanowalls. J Phys Chem Lett 2011, 2(15):1940.
Pung S-Y, Choy K-L, Hou X: Tip-growth mode and base-growth mode of Au-catalyzed zinc oxide nanowires using chemical vapor deposition technique. J Cryst Growth 2010, 312(14):2049. 10.1016/j.jcrysgro.2010.03.035
Kim DS, Scholz R, Gösele U, Zacharias M: Gold at the root or at the tip of ZnO nanowires: a model. Small 2008, 4(10):1615. 10.1002/smll.200800060
Mai W, Gao P, Lao C, Wang ZL, Sood AK, Polla DL, Soprano MB: Vertically aligned ZnO nanowire arrays on GaN and SiC substrates. Chem Phys Lett 2008, 460(1–3):253–256.
Shi J, Grutzik S, Wang X: Zn cluster drifting effect for the formation of ZnO 3D nanoarchitecture. ACS Nano 2009, 3(6):1594. 10.1021/nn900388z
Dalal SH, Baptista DL, Teo KBK, Lacerda RG, Jefferson DA, Milne WI: Controllable growth of vertically aligned zinc oxide nanowires using vapour deposition. Nanotechnology 2006, 17(19):4811. 10.1088/0957-4484/17/19/005
Zhu G, Zhou Y, Wang S, Yang R, Ding Y, Wang X, Bando Y, Wang Z: Synthesis of vertically aligned ultra-long ZnO nanowires on heterogeneous substrates with catalyst at the root. Nanotechnology 2012, 23(5):055604. 10.1088/0957-4484/23/5/055604
Wongchoosuk C, Subannajui K, Menzel A, Burshtein IA, Tamir S, Lifshitz Y, Zacharias M: Controlled synthesis of ZnO nanostructures: the role of source and substrate temperatures. J Phys Chem C 2010, 115(3):757.
Cao BQ, Matsumoto T, Matsumoto M, Higashihata M, Nakamura D, Okada T: ZnO nanowalls grown with high-pressure PLD and their applications as field emitters and UV detectors. J Phys Chem C 2009, 113(25):10975. 10.1021/jp902603s
Joo J, Chow BY, Prakash M, Boyden ES, Jacobson JM: Face-selective electrostatic control of hydrothermal zinc oxide nanowire synthesis. Nat Mater 2011, 10(8):596.
Yin Z, Wu S, Zhou X, Huang X, Zhang Q, Boey F, Zhang H: Electrochemical deposition of ZnO nanorods on transparent reduced graphene oxide electrodes for hybrid solar cells. Small 2010, 6(2):307. 10.1002/smll.200901968
Mao SS, Chen X: Selected nanotechnologies for renewable energy applications. Int J Energy Res 2007, 31(6–7):619.
Psychoyios VN, Nikoleli G-P, Tzamtzis N, Nikolelis DP, Psaroudakis N, Danielsson B, Israr MQ, Willander M: Potentiometric cholesterol biosensor based on ZnO nanowalls and stabilized polymerized lipid film. Electroanalysis 2013, 25(2):367. 10.1002/elan.201200591
Ruffino F, Canino A, Grimaldi MG, Giannazzo F, Bongiorno C, Roccaforte F, Raineri V: Self-organization of gold nanoclusters on hexagonal SiC and SiO2 surfaces. J Appl Phys 2007, 101(6):619–636.
Okamoto H, Massalski TB: The Au-Zn (gold-zinc) system. Bull Alloy Phase Diagr 1989, 10(1):59–69. 10.1007/BF02882177
Kar A, Low K-B, Oye M, Stroscio MA, Dutta M, Nicholls A, Meyyappan M: Investigation of nucleation mechanism and tapering observed in ZnO nanowire growth by carbothermal reduction technique. Nanoscale Res Lett 2011, 6: 3.
