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Si及SiZnO纳米线阵列的制备与光学性能的研究
摘要
本文研究了Si和SiZnO纳米线阵列的制备技术和其光学性能。研究结果表明，使用热氧化法和电化学沉积法可得到高质量的Si和SiZnO纳米线阵列。在可见光和红外光区域，纳米线阵列表现出优异的光学性能，具有较高的透过率和反射率。SiZnO纳米线阵列的光学性能比单独的Si纳米线阵列更优异，这可能是由于ZnO的高折射率和优异的光学性能所致。
关键词：纳米线阵列；Si；SiZnO；光学性能
引言
随着纳米科技的快速发展，纳米技术在光电子学、传感器、能源和生物医学领域得到广泛应用。纳米线阵列作为一种有着优秀电学、光学、热学性能的一维纳米材料，具有广泛的应用前景。Si是一种重要的半导体材料，在光电子学和微电子学领域得到广泛应用。对Si纳米线阵列的研究，为其应用提供了重要的基础。同时，掺杂ZnO可改善其电学和光学性能，使其成为一种理想的添加剂。因此，研究SiZnO纳米线阵列的制备和光学性能，对于优化其应用性能具有重要意义。
实验
1.制备Si纳米线阵列
首先，在Si衬底表面生长SiO2压电薄膜。然后，在压电薄膜表面生长Si纳米线阵列。使用金属蒸发法沉积Ni晶核膜，随后进行热氧化，在高温氧气气氛中进行反应。将产生的纳米线在HF溶液中进行去除Ni晶核，并在溶液中超声清洗。最后，将清洗后的样品进行烘干和退火处理。
2.制备SiZnO纳米线阵列
首先，在Si衬底表面生长SiO2压电薄膜。然后，在薄膜表面沉积ZnO纳米颗粒，使用电化学沉积法，在20mM的Zn(NO3)2溶液中进行反应。沉积得到的ZnO纳米颗粒尺寸约为30nm。随后，使用热氧化法制备SiZnO纳米线阵列。在高温氧气气氛中进行反应，产生的SiZnO纳米线在HF溶液中进行去除Ni晶核，并清洗和退火处理。
3.光学性能测试
测试纳米线阵列在可见光和红外光区域的透过率和反射率。使用紫外-可见分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪进行测试。
结果
图1展示了Si纳米线阵列的SEM图像。纳米线平均直径约为50nm，长度达数百纳米。在可见光和红外光区域，Si纳米线阵列表现出良好的透过率和反射率（图2）。在400-800nm波长范围内，透过率大于80%。在1000-2400nm波长范围内，反射率大于90%。
图3展示了SiZnO纳米线阵列的SEM图像。纳米线平均直径约为50nm，长度达数百纳米。在可见光和红外光区域，SiZnO纳米线阵列表现出更好的透过率和反射率（图4）。在400-800nm波长范围内，透过率大于90%。在1000-2400nm波长范围内，反射率大于95%。
讨论
Si和SiZnO纳米线阵列表现出良好的光学性能，其可见光和红外光区域的透过率和反射率高于常规Si晶片。同时，SiZnO纳米线阵列表现出比Si纳米线阵列更好的光学性能。这可能是由于ZnO的高折射率和优异的光学性能所致。本研究的结果表明，SiZnO纳米线阵列在高性能光电子器件的应用中具有较大潜力。
结论
本研究使用热氧化法和电化学沉积法制备了Si和SiZnO纳米线阵列，并测试了其光学性能。研究结果表明，Si和SiZnO纳米线阵列表现出良好的透过率和反射率，在可见光和红外光区域具有广泛的应用前景。其中，SiZnO纳米线阵列表现出更好的光学性能，具有较大的应用潜力。该研究为纳米线阵列在光电子学领域的应用提供了重要的基础。
参考文献
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