文 献 综 述

一． 前言

氧化锌（ZnO）是一种重要的多功能半导体氧化物，广泛应用于能源转换，电子，光学，催化和传感领域。过去十年来，水热合成的发展大大促进了自下而上的纳米科技，这种方法的一般优点在于低成本、低合成温度、温和和环境友好的反应条件，并且易于放大。此外，通过这种方法产生的一个有利的优点是提供具有特定形态或排列的ZnO纳米结构的可能性，其与实际器件的功能要求直接相关以获得最佳性能。例如，良好对准的结晶ZnO纳米线已经生长在柔性有机基板上，与无机有机混合LED的设计相容。 通过与不同的光刻技术的组合容易地实现了在晶片规模上的图案化ZnO纳米线阵列的高通量制造，其特别地适用于基于ZnO的光发射器和电致变色显示器。在低温碱性水热合成中，通过在晶体表面引入具有对特定ZnO的优先结合能力的封端剂，ZnO纳米线的纵横比的系统操作已经实现朝向形态耦合光催化活性或场发射的目标。

水热合成的发展极大地促进了自下而上的纳米科学，用于多种氧化锌（ZnO）纳米结构的合理生长。与正常ZnO纳米线相比，具有较大表面积的ZnO纳米结构（例如支化纳米线）在催化，感测，染料敏化太阳能电池等的应用领域中更具吸引力。到目前为止，ZnO分支纳米线通过一步或多步生长实现总是呈现边界控制的非外延分支/茎接口。在本课题中，我们将进一步研究水热法制备大面积ZnO 单晶纳米线阵列，并对其做出优化，找到光电转化效率最高的条件。

二．大面积ZnO 单晶纳米线阵列的一般生长方法

到目前为止，用于获得ZnO纳米线阵列和用于DSSC的分级或分支纳米线的最具吸引力的合成技术是水热法。与其他高温物理或化学气相沉积方法包括金属有机气相沉积（MOCVD）、原子层沉积（ALD）、喷溅涂覆、热分解，热蒸发和冷凝相比，低温水热法提供了潜在的低得多的成本，因为该方法消除了与高温制造和真空处理相关的费用。此外，水热合成可容易地扩展到大面积并且与软塑料基材的卷对卷加工相容。同时，与使用通过MOCVD方法制造的ZnO纳米线制备的电池相比，使用水热路线合成的纳米线的DSSC具有更高的效率。

三．ZnO / TiO₂核/壳纳米线阵列的常见制备方法

目前，很多方法可以制备ZnO/TiO₂核壳纳米结构,如化学气相沉积法（CVD）,脉冲激光沉积法（PLD）,化学浴沉积法。下面列出两种不同的制备方法，其中第一种是通过化学浴沉积法得到的，即将生长的ZnO纳米线粘在玻璃片上，垂直放于事先配置好的溶液中，以期通过反应在ZnO纳米线表面沉积上TiO₂，从而得到ZnO/TiO₂核/壳纳米结构。另外一种是通过纳米线表面的取代反应来得到，即在一定的条件下使材料中的一种元素被另一种元素取代，从而得到一种新的材料。然后对合成的物质进行各项结构表征，以验证合成是否成功。

本课题利用原子层沉积（ALD）法，使用异丙醇钛和水作为前体，将TiO₂外壳涂覆在生长好的ZnO纳米线阵列上，以期达到保形沉积的效果。

四．半导体光电效应原理