Sb摻雜ZnO納米材料的制備和研究.pdf

1、近年來，半導體納米結構因其在先進器件等方面存在廣闊的應用前景，而成為國內外納米領域人們關注的熱點。ZnO是一種寬禁帶直接帶隙Ⅱ—Ⅵ族半導體材料，在室溫下的禁帶寬度為3．37eV，激子束縛能高達60meV。因此，ZnO納米結構在制備納米電子器件及納米光電子器件方面都有著很好的應用價值。此外，ZnO的納米結構還可以應用到場發(fā)射、醫(yī)療、生物傳感等領域中。
　　 要使納米ZnO應用在納米光電器件方面，首先要解決p型ZnO納米材料的制備問

2、題。目前如何獲得p型ZnO納米結構就成為了國內外研究的熱點。本文針對目前p型ZnO納米結構制備的困難問題，利用化學氣相沉積設備開展了Sb摻雜大尺寸ZnO納米棒和Sb摻雜ZnO納米花的制備及特性的探索性研究工作。取得的結果如下：
　　 (1)利用化學氣相沉積的生長技術，在沒有采用任何金屬催化劑的條件下，在Si(100)襯底上制備出Sb摻雜大尺寸ZnO納米棒。采用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射儀(XRD)可以看出制備的Sb摻雜

3、大尺寸ZnO納米棒呈六角纖鋅礦結構，并且納米棒的頂部和根部直徑約為300nm和500nm，長度約為15μm，同時具有較好的結晶特性；此外，在SEM設備配備的能量色散譜(EDS)中還觀測到了Sb元素的存在；低溫PL光譜研究結果顯示有與Sb摻雜相關的中性受主束縛激子發(fā)光峰(A0X)、自由電子到受主能級躍遷的發(fā)光峰(FA)、施主受主對(DAP)以及DAP的一級縱向光學聲子(LO)伴線(DAP—1LO)，因此證實Sb元素作為受主摻雜已進入ZnO

4、晶格。
　　 (2)在沒有采用任何金屬催化劑的條件下，通過化學氣相沉積法在Si(111)襯底上制備出Sb摻雜ZnO納米花。測試結果表明，制備的Sb摻雜ZnO納米花具有密度性高、結構性完整、生長方向和形狀較為統一的特點，并且單支納米花是由數十個不同取向的“納米花瓣”自組裝而成，每個“納米花瓣”是由長度約250nm、直徑約為70nm的納米棒構成。通過能量色散譜(EDS)證實了Sb元素摻入到ZnO中，在低溫(11K)的光致發(fā)光譜中還觀