低維Ga2O3納米材料的可控合成、摻雜與發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、氧化鎵(Ga2O3)是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,隨著納米材料的優(yōu)越性越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)到,對(duì)納米Ga2O3結(jié)構(gòu)的研究也逐漸成為熱點(diǎn)。納米Ga2O3具有優(yōu)異的電學(xué)性能和發(fā)光性質(zhì),以及穩(wěn)定的化學(xué)性能和熱力學(xué)性能,因而有很好的應(yīng)用價(jià)值,比如在納米電子、光電子器件方面等。
　　本文首先利用VS生長(zhǎng)機(jī)制成功制備出了Ga2O3的零維球形納米顆粒。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,不同生長(zhǎng)條件下制備的樣品形貌存在一定差異,分析原因是由于不同生長(zhǎng)條件下環(huán)境中氧分壓

2、的不同所造成的。我們還對(duì)所制備的Ga2O3納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了室溫光致發(fā)光(Photoluminescence,PL)測(cè)試,表現(xiàn)出一條很寬的藍(lán)-綠發(fā)光帶。
　　另外,我們采用一步生長(zhǎng)法以金屬鎵為原材料,于空氣環(huán)境中且無(wú)任何預(yù)處理、催化劑、襯底的前提下,成功制備出均勻的亞微米級(jí)β-Ga2O3單晶球形顆粒,且表現(xiàn)出了特殊的發(fā)光性質(zhì),其PL光譜顯示除了比較常見(jiàn)的藍(lán)-綠發(fā)光帶以外,在690nm左右還有比較強(qiáng)的紅色發(fā)光峰,這為應(yīng)用于白光LED用熒

3、光粉提供了可能。此外,我們通過(guò)對(duì)比、分析不同生長(zhǎng)條件下樣品的形貌及發(fā)光性質(zhì),得出了氧化鎵材料的生長(zhǎng)機(jī)制和發(fā)光原理。
　　我們進(jìn)一步對(duì)制備出的β-Ga2O3單晶球形顆粒進(jìn)行了摻雜改性研究。通過(guò)在氨氣條件下對(duì)樣品退火進(jìn)行N的摻雜,改變退火時(shí)間、退火溫度等來(lái)控制N的摻雜濃度。測(cè)試結(jié)果顯示,紅色發(fā)光峰與摻雜N的濃度有很大關(guān)系,樣品中N的濃度過(guò)高或過(guò)低紅色發(fā)光峰都比較弱甚至消失。為此我們一定要嚴(yán)格控制好摻雜條件,通過(guò)改變N的摻雜量來(lái)做到對(duì)β

4、-Ga2O3樣品發(fā)光的可控可調(diào)。另外,通過(guò)對(duì)比、分析不同N摻雜濃度樣品的發(fā)光性質(zhì),我們得出了N摻雜氧化鎵的發(fā)光機(jī)理。
　　我們還對(duì)制備出的β-Ga2O3球形粒子進(jìn)行了Eu3+和Ge4+的摻雜研究。Eu3+摻入的樣品,其PL光譜在保持原始樣品發(fā)光峰不變的情況下,在615nm左右增加了Eu3+的本征發(fā)光(5D0-7F2發(fā)射躍遷),且隨摻雜條件(溫度、濃度等)的改變,相對(duì)強(qiáng)度發(fā)生變化;而Ge4+的摻入使得因N產(chǎn)生的紅色發(fā)光峰減弱甚而消失