ZnO納米線的橫向生長(zhǎng)及其紫外性能研究.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶半導(dǎo)體，因其特殊的光學(xué)和電學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用在傳感器、太陽能電池等領(lǐng)域。同時(shí)，伴隨現(xiàn)代信息存儲(chǔ)和半導(dǎo)體加工技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)器件的構(gòu)筑單元的要求越來越小。例如，以ZnO納米線結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的納米技術(shù)己向器件集成的方向發(fā)展。但是由于 ZnO納米線的尺寸非常小，利用常規(guī)的微納加工技術(shù)構(gòu)造 ZnO納米器件已經(jīng)成為關(guān)鍵性難題，并最終導(dǎo)致了ZnO納米線在探測(cè)器的發(fā)展方面受到了嚴(yán)重的制約。本文針對(duì)這一問題，采用化學(xué)氣相沉積法在硅襯底電

2、極上成功制備出橫向 ZnO納米線，從而實(shí)現(xiàn)了ZnO納米線網(wǎng)狀電路的制備，并對(duì)影響納米線生長(zhǎng)的因素及相應(yīng)的紫外光傳感性能進(jìn)行了研究，具體包括如下三部分：
　　第一部分主要圍繞生長(zhǎng)時(shí)間、壓強(qiáng)、反應(yīng)源料的形態(tài)及配比等因素對(duì)納米線生長(zhǎng)的影響展開研究，以期通過控制生長(zhǎng)時(shí)間、氣氛的壓強(qiáng)、反應(yīng)源料的形態(tài)及配比來控制納米線的合成。通過對(duì)生長(zhǎng)時(shí)間、壓力、物料比等對(duì) ZnO在柱狀電極側(cè)邊周圍形核機(jī)制和納米網(wǎng)進(jìn)行考察，我們發(fā)現(xiàn)隨著生長(zhǎng)時(shí)間延長(zhǎng)ZnO納米

3、線的長(zhǎng)度不斷增長(zhǎng)；壓強(qiáng)的增大會(huì)使納米線的密度變大；使用納米金剛石作為碳源制備 ZnO納米線時(shí)，反應(yīng)速率大大提高，與石墨相比，相同時(shí)間內(nèi)制備的 ZnO納米線陣列的密度和尺寸更大。ZnO與金剛石的比例為4:1時(shí)，所制備出的 ZnO納米線陣列最為理想。同時(shí)，通過對(duì)石墨和納米金剛石的物性進(jìn)行比較分析，納米金剛石作為碳源制備 ZnO時(shí)的反應(yīng)速率較快的原因是納米金剛石具有更大的比表面積和較低的活化溫度，使得其與ZnO的反應(yīng)更加充分從而提高了反應(yīng)速率

4、。
　　第二部分主要圍繞基于柱狀電極的 ZnO納米線網(wǎng)狀電路的生長(zhǎng)機(jī)制及其紫外光傳感性能進(jìn)行研究?；诳煽睾铣蒢nO納米線的研究，首先采用微納加工的技術(shù)構(gòu)筑了單晶硅（50?50μm）柱狀電極，并以此柱狀電極為襯底制備橫向 ZnO納米結(jié)構(gòu)；其次，將刻蝕好的 Si基板正面朝下放置在源材料（ZnO粉和石墨粉）的上方，并控制蒸汽流和腔內(nèi)壓強(qiáng)就成功地合成了橫向生長(zhǎng)的 ZnO納米網(wǎng)；再次，通過對(duì)納米線形核生長(zhǎng)過程的分析表明導(dǎo)致納米線在電極的邊

5、沿處橫向生長(zhǎng)形成納米網(wǎng)的主要原因是：一是電極的邊沿部具有較高的結(jié)合能，另一個(gè)是在柱狀電極的邊沿處物料蒸汽的濃度較大。最后，將納米網(wǎng)電路進(jìn)行器件化并對(duì)其紫外敏感性能進(jìn)行了研究，在紫外光照射時(shí)，表現(xiàn)出較好的光學(xué)敏感性能。
　　第三部分主要圍繞基板和電極機(jī)構(gòu)優(yōu)化以提高紫外光傳性能展開工作。我們以金剛石為碳源在條狀光柵電極上制備ZnO納米線樣品，并對(duì)其進(jìn)行紫外光傳感測(cè)試。研究結(jié)果表明：在橋接電路中，ZnO納米線橋的暗電流為10-9數(shù)量級(jí)，