一維β-Ga-,2-O-,3-納米材料的制備與發(fā)光特性研究.pdf

1、一維納米材料因其特殊的物理性能以及它在未來納米電子器件、光電子器件和微傳感器等多方面潛在的應(yīng)用前景，吸引了人們廣泛的注意，目前已成為納米科技研究的熱點(diǎn)之一。一維納米材料的制備技術(shù)在納米科學(xué)研究中占據(jù)極為重要的地位，盡管納米材料的制備方法多種多樣，但要獲得結(jié)構(gòu)、形態(tài)和尺寸可隨意控制的納米材料依然相當(dāng)困難，對已有的制備方法和工藝加以改進(jìn)和完善、實(shí)現(xiàn)一維納米材料的可控性制備和操縱是一個極具挑戰(zhàn)的課題。 本論文用熱蒸發(fā)CVD法制備了一維

2、β-Ga2O3納米材料，用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、X射線能譜儀(EDS)及光致發(fā)光(PL)等分析測試手段，對所制備的一維p-Ga2O3納米材料的形貌、成分、結(jié)構(gòu)以及發(fā)光性能進(jìn)行了表征。研究了實(shí)驗(yàn)參數(shù)對熱蒸發(fā)CVD法生長β-Ca2O3納米結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性的影響。通過這些工作的開展，為實(shí)現(xiàn)Ga2O3-維納米材料應(yīng)用功能化打下良好的基礎(chǔ)。本論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果包括以下幾個方面： 1.在高溫條件下

3、(1050℃)直接加熱金屬鎵(Ga)，通入氧氣作為反應(yīng)氣，利用氬氣作載氣得到不同形貌的低維β-Ga2O3納米結(jié)構(gòu)材料。XRD和Raman表征結(jié)果表明產(chǎn)物為單斜結(jié)構(gòu)的單晶氧化鎵(β-Ga2O3)。SEM和TEM研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物主要為一維納米帶，同時還有少量的納米片和納米晶粒。其中，納米帶的寬度在50nm左右，長度有幾微米至幾十微米；納米片寬度在100nm左右，其厚度小于30nm；納米晶粒的尺度在50～150nm之間。 2.分析了實(shí)驗(yàn)參

4、數(shù)對熱蒸發(fā)CVD法生長一維β-Ga2O3納米結(jié)構(gòu)形貌的影響，并探討了材料的生長機(jī)理。實(shí)驗(yàn)參數(shù)包括蒸發(fā)溫度、生長時間、氣體流量、襯底與蒸發(fā)源之間的距離、催化劑以及催化劑顆粒的尺寸等。研究發(fā)現(xiàn)，不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)下生成產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)基本相同，都為單斜結(jié)構(gòu)氧化鎵(β-Ga2O3)，但它們的形貌差別很大。在有Au催化制備一維β-Ga2O3納米材料時，β-Ga2O3納米材料的生長受氣-液-固(VLS)機(jī)制和氣-固(VS)機(jī)制的共同控制。對于沒有任何催化