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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—— MOCVD96

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