Name: 分层的ZnO / CdSSe异质Nanotrees的合成 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-29T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 50 s
Description: 学习使用化学气相沉积法合成ZnO/CdSSe分层纳米树结构，并表征其形貌、晶体结构与光学性质。该方法可高效实现电荷转移，适用于太阳能电池及光电器件等能源转换领域。

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作者感谢 Svilen Bobev 在 XRD 谱图分析方面的帮助，以及 K. Booksh 在溅射镀膜设备使用上的协助。

1. 树状 ZnO/CdSSe 纳米结构的合成
<ol>
	<li>蓝宝石衬底的预处理与镀金 
	注意：金膜在氧化锌纳米线的生长过程中起到催化剂的作用。
	<ol>
		<li>将蓝宝石片（a面，10 × 10 × 1 mm）在99.5%乙醇中进行5分钟超声清洗，以准备进行金溅射。</li>
		<li>使用溅射仪和金靶在蓝宝石片上沉积一层10 nm（± 2 nm）厚的金膜。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>氧化锌纳米线的合成 
	注意：步骤1.2.2中的超声处理可得到均匀的氧化锌与碳（ZnO/C）混合物。混合后，混合物变为灰色。步骤1.2.3中的压实操作确保混合物中无空气残留，并使氧化锌与碳紧密接触。化学气相沉积（CVD）后，应在衬底朝向舟皿的一侧沉积一层白色的氧化锌纳米线薄膜。
	<ol>
		<li>将1 g氧化锌纳米粉末与活性炭（质量分数为50:50）加入10 ml 99.5%乙醇中，用刮刀充分搅拌。</li>
		<li>在20 ºC水浴中超声处理30分钟，随后在80 ºC烘箱中干燥约5小时。</li>
		<li>将ZnO/C混合物放入氧化铝舟中，并用刮刀压实。</li>
		<li>将镀金的蓝宝石片放置在氧化铝舟上方，镀金面朝下。将氧化铝舟置于水平管式炉石英管的中心位置。</li>
		<li>在室温下以40 sccm的流速通入氩气，对石英管吹扫1小时。以80 ºC/min的升温速率从室温升至900 ºC，并保持氩气流速恒定。</li>
		<li>在900 ºC下保温2小时。移除橡胶塞气体入口，打开石英管两端，使空气进入管内以提供反应所需的氧气。</li>
		<li>移除橡胶塞后，在900 ºC下继续反应3小时。以10 ºC/min的速率冷却至室温。</li>
		<li>将舟皿和样品片从炉中取出。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在氧化锌纳米线上沉积CdSSe分支结构 
	注意：CdS/Se的氧化铝舟置于石英管中心位置。已制备的氧化锌纳米线样品朝上放置，位于舟皿下游10 cm处。第二次化学气相沉积（CVD）后，应在样品片上沉积一层橙黄色薄膜，即ZnO/CdSSe纳米结构。
	<ol>
		<li>将0.5 g CdS和CdSe（CdS/Se）粉末（质量分数为50:50）充分混合后放入氧化铝舟中，并压实。</li>
		<li>将CdS/Se氧化铝舟和先前制备的氧化锌纳米线样品一同放入石英管中。</li>
		<li>在室温下以40 sccm的流速通入氩气吹扫1小时。以80 ºC/min的升温速率将反应温度升至820 ºC，并在820 ºC下保温30分钟。</li>
		<li>以10 ºC/min的速率冷却至室温。将舟皿和样品片从炉中取出。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>对照样品的合成：ZnO和CdSSe纳米线
	<ol>
		<li>在与第1.2节相同的实验条件下合成ZnO纳米线。</li>
		<li>在与第1.3节相同的实验条件下合成CdSSe纳米线，使用相同量的CdS和CdSe组分，但以洁净的镀金蓝宝石片作为衬底，而非已沉积ZnO的样品片。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 形态学与晶体学表征
<ol>
	<li>使用夹具将样品固定在扫描电镜（SEM）样品台上，并将样品放入扫描电镜仪器的真空腔室中。在工作距离为12.0 mm、加速电压为3 kV、放大倍数为3,000X至10,000X的条件下，以高分辨率模式采集SEM图像11,12。</li>
	<li>在同一样品上，使用X射线探测器在相同的工作距离（12.0 mm）下采集能谱（EDS）数据。将仪器设置为分析模式，并将电压调节至20 kV，使束流达到20至40 µA13。</li>
	<li>采用滤波后的Cu Kα辐射（λ=1.5418 Å）在X射线粉末衍射仪上采集XRD谱图11,12。</li>
</ol>
3. 光致发光光谱及时间分辨光致发光寿命测量
注意：室温下的光致发光（PL）光谱和时间相关单光子计数（TCSPC）测量是利用经过二次谐波产生（SHG）后的放大钛宝石振荡器完成的，该系统产生一连串脉冲宽度为50飞秒、中心波长为400纳米、输出功率为1.76毫瓦的脉冲光14。
<ol>
	<li>将样品固定在样品 holder 中，使样品表面朝向激光和探测器。调整激光使其聚焦在样品上。使用光纤光谱仪测量样品在 500 nm 至 900 nm 波长范围内的光致发光（PL）发射光谱。</li>
	<li>使用单光子探测器（雪崩光电二极管或光电管）结合彩色玻璃滤光片以及 500 nm 或 650 nm 干涉带通滤光片，测量时间分辨的 PL 寿命。</li>
	<li>将 ZnO、CdSSe 或 ZnO/CdSSe 载玻片插入样品 holder 中。使用 500 nm 带通滤光片测量纯 ZnO 纳米线，使用 650 nm 带通滤光片测量 CdSSe 或 ZnO/CdSSe 样品。</li>
	<li>使用时间相关单光子计数器或高速示波器测量时间分辨荧光衰减寿命。</li>
</ol>

<ol><li>Swank, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Properties+of+II-VI%5BTitle%5D)+AND+%22Compounds.+Phys.+Rev%22%5BJournal%5D)">Surface Properties of II-VI.</a> Compounds. Phys. Rev. 153 (3), 844-849 (1967).</li>
<li>Bagnall, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optically+pumped+lasing+of+ZnO+at+room+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Optically pumped lasing of ZnO at room temperature.</a> Appl Phys. Lett. 70 (17), 2230-2232 (1997).</li>
<li>Zheng, Z. K., Xie, W., Lim, Z. S., You, L., Wang, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdS+sensitized+3D+hierarchical+TiO2%2FZnO+heterostructure+for+efficient+solar+energy+conversion%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">CdS sensitized 3D hierarchical TiO2/ZnO heterostructure for efficient solar energy conversion.</a> Sci. Rep. 4, (2014).</li>
<li>Anta, J. A., Guillén, E., Tena-Zaera, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ZnO-Based+Dye-Sensitized+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">ZnO-Based Dye-Sensitized Solar Cells.</a> J. Phys. Chem. C. 116 (21), 11413-11425 (2012).</li>
<li>Pelligra, C. I., Majewski, P. W., Osuji, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+area+vertical+alignment+of+ZnO+nanowires+in+semiconducting+polymer+thin+films+directed+by+magnetic+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Large area vertical alignment of ZnO nanowires in semiconducting polymer thin films directed by magnetic fields.</a> Nanoscale. 5 (21), 10511-10517 (2013).</li>
<li>Reddy, N. K., Devika, M., Shpaisman, N., Ben-Ishai, M., Patolsky, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+cathodoluminescence+properties+of+CdSe%2FZnO+hierarchical+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Synthesis and cathodoluminescence properties of CdSe/ZnO hierarchical nanostructures.</a> J. Mater. Chem. 21 (11), 3858-3864 (2011).</li>
<li>Lee, Y. L., Chi, C. F., Liau, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdS%2FCdSe+Co-Sensitized+TiO2+Photoelectrode+for+Efficient+Hydrogen+Generation+in+a+Photoelectrochemical+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">CdS/CdSe Co-Sensitized TiO2 Photoelectrode for Efficient Hydrogen Generation in a Photoelectrochemical Cell.</a> Chem. Mater. 22 (3), 922-927 (2010).</li>
<li>Rincón, M. E., Sánchez, M., Ruiz-García, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocorrosion+of+Coupled+CdS%2FCdSe+Photoelectrodes+Coated+with+ZnO%3A+Atomic+Force+Microscopy+and+X-Ray+Diffraction+Studies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Photocorrosion of Coupled CdS/CdSe Photoelectrodes Coated with ZnO: Atomic Force Microscopy and X-Ray Diffraction Studies.</a> J. Electrochem. Soc. 145 (10), 3535-3544 (1998).</li>
<li>Leschkies, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photosensitization+of+ZnO+Nanowires+with+CdSe+Quantum+Dots+for+Photovoltaic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Photosensitization of ZnO Nanowires with CdSe Quantum Dots for Photovoltaic Devices.</a> Nano Lett. 7 (6), 1793-1798 (2007).</li>
<li>Gonzalez-Valls, I., Lira-Cantu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vertically-aligned+nanostructures+of+ZnO+for+excitonic+solar+cells%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ+Sci%22%5BJournal%5D)">Vertically-aligned nanostructures of ZnO for excitonic solar cells: a review.</a> Energy Environ Sci. 2 (1), 19-34 (2009).</li>
<li>Zhu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+vertically+aligned+ultra-long+ZnO+nanowires+on+heterogeneous+substrates+with+catalyst+at+the+root%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Synthesis of vertically aligned ultra-long ZnO nanowires on heterogeneous substrates with catalyst at the root.</a> Nanotechnology. 23 (5), 055604(2012).</li>
<li>Yang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Growth+of+ZnO+Nanowires+and+Their+Optical+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Func.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled Growth of ZnO Nanowires and Their Optical Properties.</a> Adv. Func. Mater. 12 (5), 323-331 (2002).</li>
<li>Myung, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composition-Tuned+ZnO%E2%88%92CdSSe+Core%E2%88%92Shell+Nanowire+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Composition-Tuned ZnO−CdSSe Core−Shell Nanowire Arrays.</a> ACS Nano. 4 (7), 3789-3800 (2010).</li>
<li>Pan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Color-Tunable+Photoluminescence+of+Alloyed+CdSxSe1-x+Nanobelts%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Color-Tunable Photoluminescence of Alloyed CdSxSe1-x Nanobelts.</a> J. Am. Chem. Soc. 127 (45), 15692-15693 (2005).</li>
<li>Rakshit, T., Mondal, S. P., Manna, I., Ray, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdS-decorated+ZnO+nanorod+heterostructures+for+improved+hybrid+photovoltaic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Inter%22%5BJournal%5D)">CdS-decorated ZnO nanorod heterostructures for improved hybrid photovoltaic devices.</a> ACS Appl. Mater. Inter. 4 (11), 6085-6095 (2012).</li>
<li>Nan, W. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystal+Structure+Control+of+Zinc-Blende+CdSe%2FCdS+Core%2FShell+Nanocrystals%3A+Synthesis+and+Structure-Dependent+Optical+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Crystal Structure Control of Zinc-Blende CdSe/CdS Core/Shell Nanocrystals: Synthesis and Structure-Dependent Optical Properties.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (48), 19685-19693 (2012).</li>
<li>Li, Z., Nieto-Pescador, J., Carson, A. J., Blake, J. C., Gundlach, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Z-scheme+charge+separation+in+novel+vertically+aligned+ZnO%2FCdSSe+nanotrees%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Efficient Z-scheme charge separation in novel vertically aligned ZnO/CdSSe nanotrees.</a> Nanotechnology. 27 (13), 135401(2016).</li>
</ol>

本文中的数据和图表引自李 等17 在纳米技术领域的文献。

氧化锌纳米线（茎）的垂直取向基于在衬底上的外延生长。氧化锌纳米线优先沿与蓝宝石a面周期性相匹配的&#60;0001&#62;方向生长12。因此，衬底的类型和质量至关重要。已在衬底上测试了从5 nm到20 nm不同厚度的金涂层，结果表明其对氧化锌纳米线的生长无显著影响。通过调节所用ZnO/C混合物的量、Ar气流速以及暴露于空气的时间，可调控氧化锌纳米线的长度。为合成长度一致的氧化锌纳米线，建议使用具有明确比例的氧气/氩气混合气或人造空气（氧气/氮气混合气）作为载气。迄今为止，本实验室采用该方法生长的氧化锌纳米线最长可达30 µm，最短为5 µm。
在沉积 CdSSe 时，基底位置的温度是控制三元合金组分的关键参数。在石英管内，从炉体中心向两端的温度梯度由炉温设定、管长与管径以及载气流速共同控制。基底的位置决定了生长温度，从而决定了材料的组分。由于我们有充分证据表明 CdSSe 分支在 ZnO 主干上的生长是外延的（如下所述），因此找到石英管中适合生长 S:Se 摩尔比为 50:50 的合适温度位置（约 720 ºC）14 至关重要。为了调节...

ZnO 是一种 II-VI 族半导体，具有 3.3 eV 的带隙（BG）、高电子迁移率和大的激子结合能1,2。它是一种储量丰富的半导体材料，在光学器件、太阳能电池和光催化领域具有广泛的应用前景。然而，ZnO 具有透明性，这限制了其在可见光谱范围内的应用。因此，常采用能够吸收可见光的材料（如窄带隙半导体3、染料分子4和光敏性聚合物5）对 ZnO 进行敏化，以实现其对可见光的吸收。
CdS（带隙 2.43 eV）和 CdSe（带隙 1.76 eV）是常见的 II-VI 族窄带隙半导体，已被广泛研究。通过调节 VI 族组分的摩尔比，可以调节三元合金 CdSSe 的带隙和晶格参数6,7。已有报道表明，ZnO/CdSSe 纳米复合材料可实现高效的光伏能量转换8,9。
将垂直排列的ZnO纳米线向基底方向的高效电子传输路径与CdSSe分支对可见光吸收的改善相结合，实现了茎与分支之间的高效电子转移9,10。因此，我们合成了一种新型的树状ZnO/CdSSe纳米结构，其中垂直排列的ZnO纳米线上修饰有CdSSe分支。该复合材料可作为新型太阳能转换器件的构建单元。
本方案描述了如何通过一步化学气相沉积法（CVD），利用ZnO和C粉末在蓝宝石衬底上生长ZnO纳米线阵列，该方法基于先前已发表的实验流程11。在ZnO纳米线生长完成后，采用第二步CVD在ZnO纳米线上生长CdSSe分支。我们使用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDS）对ZnO/CdSSe纳米树（NTs）的晶体结构、形貌和成分进行表征。通过光致发光（PL）光谱和时间分辨PL寿命测量，研究了分支与主干之间的光学性质及载流子转移机制。

<table><tbody><tr><td>ZnO</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1314-13-2</td><td></td></tr><tr><td>活性炭</td><td>Alfa</td><td>231-153-3</td><td></td></tr><tr><td>CdSe</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1306-24-7</td><td></td></tr><tr><td>CdS</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1306-23-6</td><td></td></tr><tr><td>蓝宝石</td><td>MTI</td><td>2SP</td><td>a面，10 &amp;times; 10 &amp;times; 1 mm</td></tr><tr><td>炉子</td><td>Lindberg Blue M</td><td>SSP</td><td></td></tr><tr><td>扫描电子显微镜</td><td>Hitachi</td><td>S5700</td><td>配备牛津Inca X-act探测器</td></tr><tr><td>X射线粉末衍射仪</td><td>Rigaku</td><td>MiniFlex</td><td>使用滤波的Cu K&amp;alpha;辐射（&amp;lambda;=1.5418&amp;nbsp;&amp;Aring;）</td></tr><tr><td>放大式钛宝石振荡器</td><td>Coherent Mantis</td><td>Coherent Legend-Elite</td><td></td></tr><tr><td>单光子探测模块</td><td>ID Quantique</td><td>ID-100</td><td></td></tr><tr><td>溅射镀膜仪</td><td>Cressington</td><td>308</td><td>配备金靶材</td></tr><tr><td>光纤探头光谱仪</td><td>Photon Control</td><td>SPM-002</td><td></td></tr><tr><td>彩色玻璃滤光片</td><td>Thorlabs</td><td>FGB37-A - &amp;Oslash;25 mm BG40</td><td>增透膜：350 - 700&amp;nbsp;nm</td></tr><tr><td>压缩氩气</td><td>Keen</td><td>7440-37-1</td><td></td></tr></tbody></table>

分级zno/cdsse异质结构纳米树的合成

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

本文采用两步化学气相沉积法来制备具有树状分级结构的ZnO/CdSSe异质纳米结构。该结构由生长在垂直排列于透明蓝宝石衬底上的ZnO纳米线主干上的CdSSe分支组成。通过扫描电子显微镜对形貌进行了表征，晶体结构则通过X射线粉末衍射分析确定。ZnO主干和CdSSe分支均主要具有纤锌矿晶体结构。CdSSe分支中硫（S）与硒（Se）的摩尔比通过能量色散X射线光谱法测定。CdSSe分支表现出强烈的可见光吸收特性。光致发光（PL）光谱表明，主干与分支之间形成了II型异质结。PL寿命测量结果显示，与单独的ZnO主干或CdSSe分支相比，这种树状结构的发光寿命降低，表明CdSSe与ZnO之间存在快速的电荷转移。垂直排列的ZnO主干为电子向衬底的传输提供了直接通道，并在可见光激发后实现高效的电荷分离。上述特性的结合使得ZnO/CdSSe纳米树成为在太阳能电池、光催化及光电器件应用中极具前景的候选材料。

图1展示了ZnO/CdSSe纳米管的生长机制。该过程包括一个催化气-液-固（VLS）过程，随后是一个非催化气-固（VS）生长过程。在第一步VLS过程中，ZnO与C在Ar气氛中反应，生成金属Zn和碳氧化物。随后Zn溶解在蓝宝石衬底上的金前驱体中。ZnO纳米线从溶解的Zn和残余的氧气中生长出来。在第二步中，暴露于空气条件下，通过VLS-VS机制在短ZnO种子上生长出较长的ZnO纳米线。VLS-VS机制此前已有详细讨论11,12。在最后一步中，CdSSe分支在ZnO纳米线上直接生长，无需催化剂。
第一步（方案1.2）获得的ZnO纳米线的SEM图像如图2(a)所示。第二步（方案1.3）获得的树状纳米结构的SEM图像如图2(b)和(c)所示。我们采用EDS测定NTs的组成。分支中含有S和Se，摩尔百分比比值...

本文中，我们制备并表征了一种新型的树状分级ZnO/CdSSe纳米结构，其中CdSSe分支生长在垂直排列的ZnO纳米线上。所获得的纳米树结构在太阳能转换及其他光电设备中具有潜在应用价值。

分级ZnO/CdSSe异质结构纳米树的合成

采用两步化学气相沉积法来制备树状分级ZnO/CdSSe异质纳米结构。该结构为……

本实验的总体目标是合成一种具有氧化锌主干和硫硒化镉分支的树状纳米结构，并表征其形貌、晶体结构和光学性质。该方法有助于解决纳米复合材料在光学和电光应用中的关键问题。该技术的主要优势在于，化学气相沉积是一种简单且经济高效的方法，可用于制备具有明确定义界面的树状纳米结构。硫硒化镉分支可吸收可见光，并与氧化锌主干形成II型异质结。该异质结有助于实现从分支到主干的高效电子传输。光学特性表明，这种纳米树是适用于受益于Z型电荷转移机制的应用（如太阳能电池和其他光电子器件）的有前景的材料。尽管本方法可为氧化锌-硫硒化镉纳米树提供见解，但也可推广至其他体系，例如纳米线、纳米管、纳米机器人等。通常，初学者在使用该方法时会遇到困难，因为每个参数（如乳化、温度和氟化物）都会影响纳米树的形貌。首先，将蓝宝石载玻片在99.5%乙醇中进行超声清洗五分钟。然后使用溅射镀膜仪，在载玻片上沉积一层10纳米厚的金膜。接着，将一克按质量比1:1混合的氧化锌纳米粉末与活性炭加入10毫升99.5%乙醇中，搅拌均匀。将混合物在20摄氏度的水浴中进行超声处理30分钟。此步骤可确保混合物中无空气残留，并使氧化锌与碳充分接触。将超声处理后的混合物在 80 摄氏度下干燥 5 小时。然后将干燥的混合物放入氧化铝燃烧舟中，并用刮刀压实以排除混合物中的空气。将一片镀金面朝下的金镀膜载玻片置于燃烧舟顶部。将舟置于水平管式炉石英管的中心位置，然后设定炉体的升降温参数。在室温下以每分钟40标准立方厘米的流速通入氩气，持续吹扫一小时。然后以每分钟80摄氏度的速率将温度从室温升至900摄氏度，并在该温度下保持两小时。随后，将管式炉两端打开通入空气，为反应提供氧气。继续在900摄氏度下加热样品，同时保持管式炉两端向空气开放，持续三小时。以每分钟10摄氏度的速率将炉子冷却至室温，然后取出舟皿和载玻片。载玻片上的白色薄膜即为氧化锌纳米线。接下来，将0.25克硫化镉和0.25克硒化镉粉末充分混合，并将混合物放入另一个氧化铝燃烧舟中。将混合物充分压实。将涂有氧化锌纳米线的载玻片放置在舟的下游约10厘米处。将舟置于石英管炉的中心位置。将载玻片上的氧化锌纳米线朝上放置。再次设置炉子的参数。在室温下，以每分钟40标准立方厘米的流速用氩气对炉子的石英管吹扫一小时。然后以每分钟80摄氏度的速率将炉温升至820摄氏度，并在820摄氏度下保温30分钟。不同的温度会导致不同的成分和形貌。随后以每分钟10摄氏度的速率将炉体冷却至室温，取出舟皿和载玻片。在载玻片上获得的氧化锌-硫硒化镉纳米树呈橙黄色薄膜状。使用相同方法在洁净的镀金蓝宝石载玻片上制备氧化锌和硫硒化镉纳米线的对照样品。采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射和能量色散X射线光谱对纳米结构进行表征。获取光致发光发射光谱，并测量时间分辨的光致发光和荧光衰减寿命。利用化学气相沉积法在氧化锌纳米线表面生长硫硒化镉纳米线，形成树枝状纳米结构。主干部分由硫硒化镉封端。纳米树显示出具有纯氧化锌纳米线和纯硫硒化镉纳米线特征的X射线衍射峰。在XRD谱图中观察到的一个额外峰被归属于在氧化锌主干的点缺陷处形成的硫硒化镉不同相，该相引发分支生长。通过EDS和XRD测定，分支中硫与硒的摩尔百分比比例约为54比46。摩尔比影响分支的带隙，可通过改变分支生长温度进行调节。纳米树的光致发光寿命短于氧化锌和硫硒化镉纳米线的寿命，这表明在纳米结构界面处发生了快速的电子转移，提供了一条替代的弛豫途径。一旦掌握，该技术若操作得当，可在八小时内完成，其中六小时用于氧化锌的制备，两小时用于硫硒化镉的生长。请注意，接触硫化镉、硒化镉和镉元素可能具有极高危险性。进行该操作时，应始终采取佩戴手套、实验服和封闭式鞋子等防护措施。

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Chemistry

化学

分层的ZnO / CdSSe异质Nanotrees的合成

本文介绍了一种用于太阳能生产的电荷分离型半导体纳米晶体复合材料的通用设计策略。我们展示了将给体-受体纳米晶体结构域组装于单一纳米颗粒几何结构中，可实现光催化功能；而给体-受体纳米晶体薄膜的体相异质结则可用于光伏能量转换。...

利用电荷分离型纳米晶体及其固体收集太阳能

我们报道了一种制备垂直有序小分子有机纳米线超高清密度阵列的简单方法。该方法可实现复杂异质结构杂化纳米线几何构型的合成，并可在任意基底上低成本生长。这些结构在有机电子学、光电子学、化学传感、光伏及自旋电子学领域具有潜在应用价值。...

任意基底上垂直排列的小分子有机纳米线超高清密度阵列

本文介绍了一种用于合成由CdS和CdSe组成的棒状和四足状多组分纳米结构的种子诱导生长法。...

CdSe/CdS棒状和四足体纳米晶的种子法合成

本文概述了多种用于制备原子级定义模板的方法，以用于复杂氧化物薄膜的外延生长。通过对单晶 SrTiO3 (001) 和 DyScO3 (110) 衬底进行化学处理，获得原子级平整且单一终止的表面。采用 Ca2 Nb3 O10-...

原子级定义模板用于复杂氧化物薄膜的外延生长

我们提供了一种通过等离子体增强化学气相沉积法直接合成高c轴（0002）取向ZnO薄膜的方法。所制备的ZnO薄膜与铂叉指电极结合，用作紫外光探测器的传感层，表现出优异的性能，兼具良好的响应度和可靠性。...

采用等离子体增强化学气相沉积系统合成高c轴取向ZnO薄膜及其紫外光探测器应用的制备与表征

提出了一种一步法制备自支撑外延双异质结构的方法。该方法可实现比外延单异质结构更高密度的氧化锌覆盖，从而获得输出电学性能增强的压电纳米发电机。...

采用预加热水热法制备用于压电纳米发电机的ZnO纳米棒/石墨烯/ZnO纳米棒外延双异质结构

本文描述了如何设计和制备高效的倒置 SMPV1:PC71BM 太阳能电池，其中 ZnO 纳米棒（NRs）生长在高质量的铝掺杂 ZnO（AZO）种子层上。这些高度取向且垂直排列的 ZnO 纳米棒具有优异的结晶特性，太阳能电池的功率转换效率可达...

取向规整的垂直ZnO纳米棒阵列及其在倒置型小分子太阳能电池中的应用

高质量肖特基接触的实现对于异质结构场效应晶体管（HFETs）中实现高效栅极调制至关重要。本文介绍了在等离子体辅助分子束外延法于GaN模板上生长的Zn极性BeMgZnO/ZnO异质结构上制备的高密度二维电子气（2DEG）肖特基二极管的制备方法及其特性。...

采用等离子体辅助分子束外延法生长的Zn极性BeMgZnO/ZnO异质结构上肖特基二极管的制备

利用维也纳从头算模拟软件包（Vienna Ab initio Simulation...

使用第一性原理计算探究一维范德华异质结构中的II型能带排列

一种制备可见光响应型具有孪晶结构的ZnCoS/ZnCdS光催化剂的合成方法及其在H₂中光催化活性与选择性的光氧化还原反应测试技术2 进化与苯甲醛的产生被阐述。...

具有双晶结构的ZnCoS/ZnCdS在能源应用中用于多功能氧化还原光催化的合成与性能评估

学习使用化学气相沉积法合成ZnO/CdSSe分层纳米树结构，并表征其形貌、晶体结构与光学性质。该方法可高效实现电荷转移，适用于太阳能电池及光电器件等能源转换领域。

分级ZnO/CdSSe异质结构纳米树的合成

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