ZnO纳米棒阵列具有诸如长径比高，电子注入效率高，比表面积大等优异的光学和电学性能，其在太阳能电池、气敏传感器、各种发光器件具有重要的应用前景。为了制备出高质量的ZnO纳米棒阵列，需要选择合适的制备方法。Wang Pei等人^[1]发现采用10mM的醋酸锌乙醇溶液涂覆8-10次并在500℃下退火处理可以获得较好的ZnO晶种层，那是因为Tam K H等人^[2]发现在200℃下退火会使紫外可见光发射率大幅提高，以至于光谱测量不足以说明样品质量和缺陷密度。现在，氧化锌纳米棒制备的方法主要分为气相法和液相法，其中气相法包括物理气相沉积法、脉冲激光沉积法等，而液相法主要包括电化学沉积法、水热法、模板法等。其中水热法与其它方法相比较，操作方法简便，反应条件温和，产物结晶度好等特点，是制备氧化锌纳米棒的一个简单有效的办法。

近两年基于两步水热法制备氧化锌纳米棒阵列已经得到了广泛而又深入的研究，在最近的研究中，Eskandari等人^[3]，用铝掺杂氧化锌纳米棒使量子点敏化太阳能电池使量子点敏化太阳能电池的复合电阻降低，转化效率从0.57%提到了1.15%。随着铝掺杂量的增加，纳米棒平均直径有减少的趋势，紫外发射峰发生Burstein-Moss蓝移，光学带隙变宽，掺杂量过高时施主-激子复合率减少^[4]。关于氧化锌纳米棒的衬底，可采用Si底板，FTO玻璃，或者AZO导电衬底^[5]。徐进等人^[6]利用了理想模板的诱导生长下，在Si和FTO衬底上生长高度有序，形貌规整的纳米棒阵列薄膜，薄膜表面平整，这使得其在太阳能电池及发光器件等方面具有很好的应用空间。但目前利用两步水热法在短时间内制备出垂直均匀超长的氧化锌纳米棒阵列仍然较为困难^[7]。XIE Zhi-qiang等人^[8]在80℃下，通过调节溶液的碱度，得到的氧化锌纳米棒直径在200nm左右，长度约为2微米。反应时间为6 h和急速冷却至室温条件下合成样品为六方纤锌矿氧化锌纳米棒,平均直径为300 nm;样品具有良好的结晶质量和发光性能^[9]。通过改变反应温度可得到表面形貌更好的氧化锌纳米棒，温度从65℃到140℃再到200℃可以发现，200℃时的表面形貌最好^[10]。等人制备出了一维具有纤锌矿结构的氧化锌纳米棒，然后硫化样本，使氧化锌纳米棒保持阵列结构同时包覆了一层约10nm厚具有立方结构的硫化锌，修饰了氧化锌表面的缺陷提高了其电性能^[11]。而用HTMS修饰后实现了亲水性向超疏水性的转化也给氧化锌的应用提供了广阔的空间^[12]。Poornima, K等人制备的硫化镉量子点敏化铜掺杂氧化锌纳米棒薄膜太阳能电池转换效率可达到1.5%^[13]。钇掺杂的氧化锌纳米棒在氧化锌基的量子点敏化太阳能电池中可被用于提高他的光捕获效率。可以通过基于钇掺杂的氧化锌纳米棒的硫化镉、硫化硒共敏化，实现了3.3%的转化率^[14]。谢志强等人发现了溶液中有柠檬酸根离子存在时制备出的氧化锌纳米棒长径比大，光催化效果好，而且柠檬酸根离子还降低了氧化锌纳米棒生成所需温度^[15]。随着氧化锌纳米结构的铝、锂、锡、银和镍掺杂氧化锌及其量子点敏化太阳能电池的性能得到了提高^[16,17]。

本文基于两步水热法制备氧化锌纳米棒的方法，研究Y掺杂浓度对ZnO纳米棒的微观结构和光学性能的影响，找出Y掺杂ZnO纳米棒最佳生长条件。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

纳米棒制备：采用两步法制备氧化锌纳米棒，第一步就是晶种层的制备，采用提拉法在掺氟氧化锡（FTO）玻璃上生长氧化锌纳米棒，然后进行钇掺杂；

材料表征：采用XRD、SEM、XPS、UV-vis和PL光谱等测试手段分析表征Y掺杂ZnO纳米棒薄膜的结构、形貌和光学性能和纳米棒形成机理。

2.2 研究目标

1、掌握氧化锌纳米棒的制备方法；

2、采用结构分析与性能表征技术，分析钇掺杂氧化锌纳米棒与掺杂的钇的浓度的关系；

3、提出提高氧化锌纳米棒电化学性能的有效方案。