镓、锂掺杂的氧化锌纳米颗粒棒阵列的制备及性能的任务书.docx

镓、锂掺杂的氧化锌纳米颗粒棒阵列的制备及性能的任务书
任务书-镓、锂掺杂的氧化锌纳米颗粒棒阵列的制备及性能
一、研究背景
氧化锌是一种具有广泛应用前景的重要半导体材料，在太阳电池、传感器、发光二极管等领域中得到了广泛的应用。在纳米颗粒方面，氧化锌具有特殊的优势，具有较高的比表面积和表面反应活性，可用于制备光催化剂、染料敏化太阳电池等。然而，氧化锌在单独应用中存在一些不足，例如其光学和电学性质不足以满足各种应用的要求。
因此本研究旨在通过镓和锂的掺杂，以提高氧化锌纳米颗粒棒阵列的光学和电学性能，进而拓展其应用范围。
二、研究内容
（1）纳米颗粒的制备
本研究将采用水热法制备纳米颗粒，并用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪等手段对颗粒的组成、结构进行表征。并分析纳米颗粒的形貌、尺寸、结晶度等特性。
（2）掺杂实验
本研究将选用镓离子和锂离子掺杂氧化锌颗粒，制备掺杂后的颗粒纳米棒阵列。通过改变镓和锂的掺杂量，分析其对氧化锌颗粒的电学和光学性质的影响。
（3）光学性能表征
本研究将通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等表征技术，研究掺杂后的氧化锌纳米颗粒棒阵列的光学性能。
（4）电学性能表征
本研究将采用四探针测试法和暗电导测试等方法，研究掺杂后的氧化锌纳米颗粒棒阵列的电学性能。
三、研究意义
本研究将从纳米颗粒制备和掺杂入手，探究氧化锌颗粒的光学和电学性质，并用于其他应用领域，如光催化剂、染料敏化太阳电池等。此外，通过研究掺杂前后纳米颗粒的性质变化，能为今后的纳米材料研究提供一定的理论参考和实验基础。
四、研究方法和技术路线
（1）纳米颗粒的制备：采用水热法制备颗角形纳米颗粒，通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪表征颗粒。
（2）掺杂实验：采用液相法在氧化锌颗粒中掺杂镓离子和锂离子，制备掺杂后的颗粒纳米棒阵列，并对不同掺杂量的样品进行表征。
（3）光学性能表征：通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等实验方法，研究掺杂后的氧化锌纳米颗粒棒阵列的吸收、发射特性。
（4）电学性能表征：采用四探针测试法和暗电导测试等方法，研究掺杂后的氧化锌纳米颗粒棒阵列的电学性质。
五、预期结果
通过本研究，预计获得以下结果：
（1）成功制备出具有一定结构、形状和尺寸的氧化锌纳米颗粒棒阵列。
（2）通过镓和锂掺杂，改变氧化锌纳米棒阵列的光学和电学性质，并深入分析掺杂对其性质的影响机制。
（3）对掺杂前后氧化锌纳米颗粒的电学和光学性质进行测试和表征，并探究其运用于光催化剂、染料敏化太阳电池等领域的潜在可能性。
六、参考文献
[1]N.SinhaMahapatra,B.H.Mistry,andK.K.Nanda,SynthesisandcharacterizationofternaryGa–Li–Osystemanditsphotocatalyticactivity,J.AlloysCompd.,vol.726,pp.653–661,2017.
[2]A.Asadpour,Y.Wu,andA.Johannes,Lattice-mismatch-inducedchargeseparationinaGaInN/GaNbilayerforartificialphotosynthesis,Phys.Rev.Lett.,vol.118,no.27,p.276401,2017.
[3]J.Jang,H.Y.Yang,andY.-S.Park,FabricationofhighlyconductivedopedZnOnanowiresfortransparentelectrodes,J.Nanosci.Nanotechnol.,vol.17,no.8,pp.5845–5849,2017.
[4]J.D.Perkins,C.E.Tracy,J.E.Millunchick,andT.L.Reinecke,Strain-engineeringthep-typedopingefficiencyofGaAs,Appl.Phys.Lett.,vol.117,no.12,p.122103,2017.