题目：ZnO粉体的水热合成及其形貌变化

ZnO作为一种直接禁带半导体材料，具有压电，光电和掺杂过渡族元素后表现出的磁性。由于其禁带宽度为3.37eV和激子结合能为60eV，作为氮化镓的良好的代替品，有望成为新一代的发光材料。在发光二极管，和激光器上有很大的应用前景，成为这几年的研究热点。在当前很多制备ZnO的方法中水热法作为一种工艺简单，廉价的方法被广泛的用于制备ZnO粉体。但用水热法制备ZnO的实验中影响实验结果的因素多，实验的规律性差。对于水热法实验生成的具有花状结构的ZnO生成机理的研究报告并不是很多。对于ZnO的稀磁性能的研究，用Co掺杂ZnO的系统研究也鲜有报告。本文用水热法制备ZnO，针对以上所讲的三个方面，主要的研究内容和结果如下：
第一：在不同的反应条件下进行实验，研究不同反应条件对生成的ZnO形貌的影响，分别改变温度，时间，反应的pH值，和在实验中加入不同的添加物。反应得到的结论是：随着时间的增大生成的ZnO颗粒越来越大，结晶度越完整。而在温度逐渐升高的时候，ZnO是由颗粒状的小晶体到棒状的ZnO晶体再到具有三维结构的ZnO纳米花结构的一个变化过程。pH值对于ZnO形貌的影响是随着pH值的增大颗粒尺寸明显减小。花状结构出现在pH为9和9.5时。不同的添加物对形貌也有很大的影响。
第二：花状结构ZnO的生长过程和生成机理的初步的研究，并对其发光性能做了探讨。生成的过程是以ZnO棒表面的缺损处为节点，形成二维的十字状结构，继而再以十字交叉点为节点，生成三维的ZnO结构。ZnO的PL光谱分析结果表明随着pH的增大，400nm附近的本征发光峰相对强度逐渐变弱，由深能级缺陷引起的600nm附近发光峰相对强度逐渐变大，并且出现大范围的蓝移现象。对退火前后ZnO的PL谱的研究表明，退火能有效的减少ZnO中的缺陷浓度。
第三：用过度族元素Co掺杂制备ZnO的稀磁半导体。表明在普通的水热法中，Co在ZnO体系中的最大掺杂浓度为5%，同时还研究了不同的水热环境对Co掺杂浓度的影响，研究结果表明随着pH值的增大，Co在ZnO中的掺杂浓度会稍有提高。Co掺杂使得ZnO的各向异性减弱，出现的较短ZnO纳米棒。通过磁滞回线的测试，得到了Co掺杂ZnO在室温下具有铁磁性。