Vapor-phase synthesis of one-dimensional ZnS, CdS, and ZnxCd1–xS nanostructures

Tianyou Zhai 1 , Xiaosheng Fang 1 , Haibo Zeng 1 , Xijin Xu 1 , Yoshio Bando 1 , and Dmitri Golberg 1
  • 1 International Center for Young Scientists (ICYS) and International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA), National Institute for Materials Science (NIMS), Namiki 1-1, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japan

One-dimensional (1D) nanostructures have received prime attention due to their high potential in understanding fundamental physical concepts and constructing nanoscale electronic devices. ZnS and CdS, the well-known direct and wide bandgap semiconductors, have recently attracted significant research interest due to their special properties and applications in sensing, optoelectronics, piezoelectronics, and lasing. This article reviews the most recent activities in ZnS and CdS nanostructures, with an emphasis on the authors’ own results, and on 1D ZnS and CdS nanostructures, especially those synthesized using vapor deposition techniques. The review begins with a survey of ZnS and CdS nanostructures, and then is primarily focused on their 1D nanostructures, syntheses, characterizations, formation mechanisms, and optical and field-emission (FE) properties. Additionally, developments of ZnxCd1–xS composite nanostructures, including nanocombs and zigzag nanowires, are also discussed. Finally, we conclude this review with the perspectives and outlook on the future developments in this field.

If the inline PDF is not rendering correctly, you can download the PDF file here.

  • 1

    C. M. Lieber, Z. L. Wang. MRS Bull.32, 99 (2007).

  • 2

    , T. Y. Zhai, H. Z. Zhong, Z. J. Gu, A. D. Peng, H. B. Fu, Y. Ma, Y. Y. Li, J. N. Yao. J. Phys. Chem. C111, 2980 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 3

    , T. Y. Zhai, Z. J. Gu, Y. Dong, H. Z. Zhong, Y. Ma, H. B. Fu, Y. Y. Li, J. N. Yao. J. Phys. Chem. C111, 11604 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 4

    , T. Y. Zhai, X. S. Fang, M. Y. Liao, X. J. Xu, H. B. Zeng, Y. Bando, D. Golberg. Sensors9, 6504 (2009).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 5

    , Y. N. Xia, P. D. Yang, Y. G. Sun, Y. Y. Wu, B. Mayers, B. Gates, Y. D. Yin, F. Kim, H. Q. Yan. Adv. Mater.15, 353 (2003).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 6

    , X. J. Xu, G. T. Fei, W. H. Yu, X. W. Wang, L. Chen, L. D. Zhang. Nanotechnology17, 426 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 7

    , G. Z. Shen, J. H. Cho, J. K. Yoo, G. C. Yi, C. J. Lee. J. Phys. Chem. B109, 9294 (2005).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 8

    , Z. L. Wang. ACS Nano2, 1987 (2008).

  • 9

    , Z. L. Wang. Mater. Sci. Eng. R64, 33 (2009).

  • 10

    , X. S. Fang, Y. Bando, U. K. Gautam, T. Y. Zhai, H. B. Zeng, X. J. Xu, M. Y. Liao, D. Golberg. Crit. Rev. Mater. Sci.34, 190 (2009).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 11

    X. S. Fang, Y. Bando, D. Golberg. J. Mater. Sci. Technol.24, 512 (2008).

  • 12

    , D. Moore, Z. L. Wang. J. Mater. Chem.16, 3898 (2006).

  • 13

    X. S. Fang, L. D. Zhang. J. Mater. Sci. Technol.22, 721 (2006).

  • 14

    , P. D. Yang, Y. Y. Wu, R. Fan. Int. J. Nanosci.1, 1 (2002).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 15

    , Z. J. Gu, Y. Ma, T. Y. Zhai, B. F. Gao, W. S. Yang, J. N. Yao. Chem.—Eur. J.12, 7717 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 16

    , Z. J. Gu, T. Y. Zhai, B. F. Gao, G. J. Zhang, D. M. Ke, Y. Ma, J. N. Yao. Cryst. Growth Des.7, 825 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 17

    , Z. J. Gu, T. Y. Zhai, B. F. Gao, X. H. Sheng, Y. B. Wang, H. B. Fu, Y. Ma, J. N. Yao. J. Phys. Chem. B110, 23829 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 18

    , X. Wang, H. B. Fu, A. D. Peng, T. Y. Zhai, Y. Ma, F. L. Yuan, J. N. Yao. Adv. Mater.21, 1636 (2009).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 19

    , L. Y. Zhao, W. S. Yang, Y. Luo, T. Y. Zhai, G. J. Zhang, J. N. Yao. Chem.—Eur. J.11, 3773 (2005).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 20

    , L. Y. Zhao, W. S. Yang, G. J. Zhang, T. Y. Zhai, J. N. Yao. Chem. Phys. Lett.379, 479 (2003).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 21

    , M. Chang, X. L. Cao, X. J. Xu, L. D. Zhang. Phys. Lett. A372, 273 (2008).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 22

    , J. D. Holmes, K. P. Johnston, R. C. Doty, B. A. Korgel. Science287, 1471 (2000).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 23

    , N. I. Kovtyukhova, T. E. Mallouk, T. S. Mayer. Adv. Mater.15, 780 (2003).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 24

    , B. A. Korgel, D. Fitzmautice. Adv. Mater.10, 661 (1998).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 25

    , D. Li, Y. Wang, Y. Xia. Adv. Mater.16, 361 (2004).

  • 26

    , Y. Zhao, X. Y. Cao, L. Jiang. J. Am. Chem. Soc.129, 764 (2007).

  • 27

    , Y. W. Jun, J. S. Choi, J. Cheon. Angew. Chem., Int. Ed.45, 3414 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 28

    , A. R. Tao, S. Habas, P. D. Yang. Small4, 310 (2008).

  • 29

    , Y. N. Xia, Y. J. Xiong, B. Lim, S. E. Skrabalak. Angew. Chem., Int. Ed.48, 60 (2009).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 30

    G. Z. Shen, D. Chen, Y. Bando, D. Golberg. J. Mater. Sci. Technol.24, 541 (2008).

  • 31

    , C. J. Barrelet, Y. Wu, D. C. Bell, C. M. Lieber. J. Am. Chem. Soc.125, 11498 (2003).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 32

    , Y. W. Wang, L. D. Zhang, C. H. Liang, G. Z. Wang, X. S. Peng. Chem. Phys. Lett.357, 314 (2002).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 33

    , S. Kar, S. Chaudhuri. J. Phys. Chem. B109, 3298 (2005).

  • 34

    , X. C. Jiang, Y. Xie, J. Lu, L. Y. Zhu, W. He, Y. T. Qian. Chem. Mater.13, 1213 (2001).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 35

    , Y. Jiang, X. M. Meng, J. Liu, Z. R. Hong, C. S. Lee, S. T. Lee. Adv. Mater.15, 1195 (2003).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 36

    , Q. H. Xiong, G. Chen, J. D. Acord, X. Liu, J. J. Zengel, H. R. Gutierrez, J. M. Redwing, L. C. Lew Yan Voon, B. Lassen, P. C. Eklund. Nano Lett.4, 1663 (2004).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 37

    , J. X. Ding, J. A. Zapien, W. W. Chen, Y. Lifshitz, S. T. Lee. Appl. Phys. Lett.85, 2361 (2004).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 38

    , X. M. Meng, J. Liu, Y. Jiang, W. W. Chen, C. S. Lee, I. Bello. S. T. Lee. Chem. Phys. Lett.382, 434 (2003).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 39

    , L. W. Yin, Y. Bando, J. H. Zhan, M. S. Li, D. Golberg. Adv. Mater.17, 1972 (2005).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 40

    , L. Dloczik, R. Engelhardt, K. Ernst, S. Fiechter, I. Sieber, R. Könenkamp. Appl. Phys. Lett.78, 3687 (2001).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 41

    , Y. C. Zhu, Y. Bando, Y. Uemura, Chem. Commun. 836 (2003).

  • 42

    , H. Zhang, S. Y. Zhang, S. Pan, G. P. Li, J. G. Hou. Nanotechnology15, 945 (2004).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 43

    , T. Y. Zhai, Z. J. Gu, Y. Ma, W. S. Yang, L. Y. Zhao, J. N. Yao. Mater. Chem. Phys.100, 281 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 44

    , X. S. Fang, Y. Bando, C. H. Ye, D. Golberg. Chem. Commun. 3048 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 45

    , X. S. Fang, Y. Bando, M. Y. Liao, U. K. Gautam, C. Y. Zhi, B. Dierre, B. D. Liu, T. Y. Zhai, T. Sekiguchi, Y. Koide, D. Golberg. Adv. Mater.21, 2034 (2009).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 46

    , C. Ma, D. Moore, J. Li, Z. L. Wang. Adv. Mater.15, 228 (2003).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 47

    , Y. Jiang, X. M. Meng, J. Liu, Z. Y. Xie, C. S. Lee, S. T. Lee. Adv. Mater.15, 323 (2003).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 48

    , X. D. Li, X. N. Wang, Q. H. Xiong, P. C. Eklund. Nano Lett.5, 1982 (2005).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 49

    Z. X. Zhang, J. X. Wang, H. J. Yuan, Y. Gao, D. F. Liu, L. Song, Y. J. Xiang, X. W. Zhao, L. F. Liu, S. D. Luo, X. Y. Dou, S. C. Mou, W. Y. Zhou, S. S. Xie. J. Phys. Chem. C109, 18352 (2005).

  • 50

    , G. Z. Shen, Y. Bando, J. Q. Hu, D. Golberg. Appl. Phys. Lett.90, 123101 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 51

    , J. F. Gong, S. G. Yang, H. B. Huang, J. H. Duan, H. W. Liu, X. N. Zhao, R. Zhang, Y. W. Du. Small2, 732 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 52

    , T. Y. Zhai, Y. Dong, Y. B. Wang, Z. W. Cao, Y. Ma, H. B. Fu, J. N. Yao. J. Solid State Chem.181, 950 (2008).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 53

    , T. Y. Zhai, Z. J. Gu, H. B. Fu, Y. Ma, J. N. Yao. Cryst. Growth Des.7, 1388 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 54

    , X. S. Fang, Y. Bando, G. Z. Shen, C. H. Ye, U. K. Gautam, P. M. F. J. Costa, C. Y. Zhi, C. C. Tang, D. Golberg. Adv. Mater.19, 2593 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 55

    , X. S. Fang, Y. Bando, U. K. Gautam, C. H. Ye, D. Golberg. J. Mater. Chem.18, 509 (2008).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 56

    , X. S. Fang, U. K. Gautam, Y. Bando, B. Dierre, T. Sekiguchi, D. Golberg. J. Phys. Chem. C112, 4735 (2008).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 57

    , S. Biswas, T. Ghoshal, S. Kar, S. Chakrabarti, S. Chaudhuri. Cryst. Growth Des.8, 2171 (2008).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 58

    , Y. Q. Chang, M. W. Wang, X. H. Chen, S. L. Ni, Q. J. Qiang. Solid State Commun.142, 295 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 59

    , P. K. Ghosh, U. N. Maiti, S. Jana, K. K. Chattopadhyay. Appl. Surf. Sci.253, 1544 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 60

    , Z. G. Chen, J. Zou, G. Liu, X. D. Yao, F. Li, X. L. Yuan, T. Sekiguchi, G. Q. Li, H. M. Cheng. Adv. Funct. Mater.18, 3063 (2008).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 61

    , X. F. Duan, C. M. Lieber. Adv. Mater.12, 298 (2000).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 62

    , D. Routkevitch, T. Bigioni, M. Moskovits, J. M. Xu. J. Phys. Chem.100, 14037 (1996).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 63

    , C. B. Mao, D. J. Solis, B. D. Reiss, S. T. Kottmann, R. Y. Sweeney, A. Hayhurst, G. Georgiou, B. Iverson, A. M. Becher. Science303, 213 (2004).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 64

    , C. H. Ye, G. W. Meng, Y. H. Wang, Z. Jiang, L. D. Zhang. J. Phys. Chem. B106, 10338 (2002).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 65

    , J. P. Ge, Y. D. Li. Adv. Funct. Mater.14, 157 (2004).

  • 66

    , H. Zhang, X. Y. Ma, J. Xu, J. J. Niu, J. Sha, D. R. Yang. J. Cryst. Growth246, 108 (2002).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 67

    , D. S. Xu, Y. J. Xu, D. P. Chen, G. L. Guo, L. L. Gui, Y. Q. Tang. Adv. Mater.12, 520 (2000).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 68

    , Y. J. Xiong, Y. Xie, J. Yang, R. Zhang, C. Z. Wu, G. A. Du. J. Mater. Chem.12, 3712 (2002).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 69

    , X. P. Shen, A. H. Yuan, F. Wang, J. M. Hong, Z. Xu. Solid State Commun.133, 19 (2005).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 70

    , H. Zhang, X. Y. Ma, J. Xu, D. R. Yang. J. Cryst. Growth263, 372 (2004).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 71

    , M. W. Shao, F. Xu, Y. Y. Peng, J. Wu, Q. Li, S. Y. Zhang, Y. T. Qian. New J. Chem.26, 1440 (2002).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 72

    , X. M. Li, H. B. Chu, Y. Li. J. Solid State Chem.179, 96 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 73

    , L. F. Dong, J. Jiao, M. Coulter, L. Love. Chem. Phys. Lett.376, 653 (2003).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 74

    , T. Gao, T. H. Wang. J. Phys. Chem. B108, 20045 (2004).

  • 75

    , Y. K. Liu, J. A. Zapien, C. Y. Geng, Y. Y. Shan, C. S. Lee, Y. Lifshitz, S. T. Lee. Appl. Phys. Lett.85, 3241 (2004).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 76

    , J. Zhang, F. H. Jiang, L. D. Zhang. J. Phys. Chem. B108, 7002 (2004).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 77

    , Z. Q. Wang, J. F. Gong, J. H. Duan, H. B. Huang, S. G. Yang, X. N. Zhao, R. Zhang, Y. W. Du. Appl. Phys. Lett.89, 033102 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 78

    , K. Y. Lee, J. R. Lim, H. Pho, Y. J. Choi, K. J. Choi, J. G. Park. Appl. Phys. Lett.91, 201901 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 79

    , P. V. Radovanovic, C. J. Barrelet, S. Gradečak, F. Qian, C. M. Lieber. Nano Lett.5, 1407 (2005).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 80

    , T. Y. Zhai, Z. J. Gu, H. Z. Zhong, Y. Dong, Y. Ma, H. B. Hu, Y. F. Li, J. N. Yao. Cryst. Growth Des.7, 488 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 81

    , T. Y. Zhai, X. S. Fang, Y. Bando, Q. Liao, X. J. Xu, H. B. Zeng, Y. Ma, J. N. Yao, D. Golberg. ACS Nano3, 949 (2009).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 82

    , T. Y. Zhai, X. S. Fang, Y. Bando, B. Dierre, B. D. Liu, H. B. Zeng, X. J. Xu, Y. Huang, X. L. Yuan, T. Sekiguchi, D. Golberg. Adv. Funct. Mater.19, 2423 (2009).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 83

    , G. X. Qian, K. F. Huo, J. J. Fu, T. F. Hung, P. K. Chu. J. Appl. Phys.104, 014312 (2008).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 84

    , Q. Tang, X. H. Chen, T. Li, Z. W. Zhao, Y. T. Qian, D. P. Yu, W. C. Yu. Chem. Lett.33, 1088 (2004).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 85

    , H. Y. Li, J. M. Green, J. Jiao. J. Phys. Chem. C112, 15140 (2008).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 86

    , Y. F. Lin, Y. J. Hus, S. Y. Lu, S. C. Kung. Chem. Commun. 2391 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 87

    , Y. F. Lin, Y. J. Hsu, S. Y. Lu, K. T. Chen, T. Y. Tseng. J. Phys. Chem. C111, 13418 (2007).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 88

    , Y. K. Liu, J. A. Zapien, Y. Y. Shan, C. Y. Geng, C. S. Lee, S. T. Lee. Adv. Mater.17, 1372 (2005).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 89

    , A. L. Pan, H. Yang, R. B. Liu, R. C. Yu, B. S. Zou, Z. L. Wang. J. Am. Chem. Soc.127, 15692 (2005).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 90

    , T. Y. Zhai, X. Z. Zhang, W. S. Yang, Y. Ma, J. F. Wang, Z. J. Gu, D. P. Yu, H. Yang, J. N. Yao. Chem. Phys. Lett.427, 371 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 91

    , X. Z. Zhang, T. Y. Zhai, Y. Ma, J. N. Yao, D. P. Yu. J. Electron Microsc.57, 7 (2008).

    • Crossref
    • Export Citation
  • 92

    , T. Y. Zhai, Z. J. Gu, W. S. Yang, X. Z. Zhang, J. Huang, Y. S. Zhao, D. P. Yu, H. B. Fu, Y. Ma, J. N. Yao. Nanotechnology17, 4644 (2006).

    • Crossref
    • Export Citation
FREE ACCESS

Journal + Issues

Search