ZnO 纳米材料的可控合成是实现材料性能调控与应用的基础。ZnO 纳米材料真正走向应用领域,首先需要解决的就是ZnO 纳米材料的可控合成问题,以获得尺寸、形貌、结构、单分散和重复性等稳定可靠的ZnO 纳米材料。针对这个问题,人们发展了多种物理和化学的手段来合成ZnO 纳米材料,如气相的热蒸发法[1-3]、化学气相沉积法[4-7]、脉冲激光沉积法[8-9]和液相的水热法[10-12]、溶剂热法[13-15]、溶胶凝胶法[16-17]、模板法[18]和微乳液法汇[19-20]等。ZnO 纳米材料具有极为丰富的形貌和结构。迄今为止,人们已经成功地合成了各种形貌的ZnO 纳米结构,如零维的纳米点[4],一维的纳米线[11]、纳米棒[10·23]、纳米管[23-24]和纳米带「2],二维的米片[25],此外还有一些复杂的形貌如tetrapod[26-29]和纳米梳[30-32]等。 ZnO 纳米材料的掺杂 半导体中的掺杂是指人为地将杂质原子引入到本征半导体中,以调控半导体电学、磁学等材料性能的目的。在半导体工业中根据掺杂原子在半导体中的含量,掺杂可以分为轻掺和重掺,其中轻掺的杂质浓度在 10-8 数量级,而重掺的杂质浓度在 0.1%数量级。当掺杂原子的浓度更高时,一般称为半导体的合金化,如SIGe、AIGaN 和CuInSe:等。在研究半导体低维纳米材料的掺杂问题时,通常纳米材料中掺杂原子的浓度在千分之几到百分之几,有时可以达到 10%以上,实际上已形成了合金,但是与传统的半导体工业所有不同,在纳米材料中引入特定的杂质时,一般对掺杂和合金化不作细致的划分,本文中沿用掺杂这个概念在ZnO 纳米材料中通过引入特定的杂质原子可以有效地调控其光学、电学和磁性等材料性能,接下来将针对ZnO 纳米材料中的掺杂现状作介绍。 Mg、cd 等掺杂 在 ZnO 纳米材料进行 Mg 或 Cd 的掺杂,可以在纳米尺度实现ZnO 的能带工程[33-43]。Wu 等人[36]采用金属有机化学气相沉积方法阿(MOCVD)在高温下成功地制备了Mg 掺杂的ZnO 纳米棒阵列,他们系统地研究了Mg 掺杂引起的ZnO 纳米棒能带调节现象,Mg 在 ZnO纳米棒中的掺杂浓度可达到 16.5at.%。该方法的主要问题是Mg 的金属有机源种类非常有限,同时 MOCVD 需要使用昂贵的高真空设备和较高的生长温度,在一定程度上限制了其发展。 为了降低生长温度,Lee 等[44]人利用水热方法在 75 一100℃生长了Mg 掺杂的ZnO 纳米线,Mg 的含量可以达到 25at.%,其光学禁带宽度在 3.21 一 3.95eV 之间可调,但是较低温度下生长的Mg 掺杂 zn...