低維GaN納米材料及GaN薄膜的制備與表征.pdf

1、直接帶隙寬禁帶半導體材料GaN是目前發(fā)展高溫、高頻、大功率電子器件的最重要材料之一,深受國際上的關注。因此,GaN材料的研究已成為當前半導體科學技術的前沿領域和熱點。本文采用簡單的化學氣相沉積法,系統(tǒng)地研究了平直、Z形和鋸齒狀GaN納米線、GaN納米管以及GaN薄膜的制備,及其生長機理。同時開創(chuàng)性地采用水熱氨化兩步法制備出了GaN納米片狀結(jié)構(gòu)及由棒狀物類陣列排列組成的GaN薄膜,并對它們的形貌、結(jié)構(gòu)光學性質(zhì)及生長機理進行了系統(tǒng)的研究。主

2、要結(jié)果如下:
　　 1、利用FESEM、XRD、TEM和PL對平直、Z形和鋸齒狀GaN納米線、GaN納米管及GaN薄膜的形貌、成分、晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能進行了研究,得出:(1)平直納米線直徑在20-90nm范圍內(nèi),長度達數(shù)十個微米,整根GaN納米線為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),其生長過程始終沿著(100)面。其初始生長機理主要以VLS,當金顆粒被包裹在納米線內(nèi)部后其生長機理轉(zhuǎn)變?yōu)閂S;納米線的本征發(fā)光峰出現(xiàn)微小的藍移,并有雜質(zhì)峰的出現(xiàn);(2)

3、在制備平直納米線實驗條件的基礎上通過在反應物中加入一定量的氧化鋅,由于Zn元素的摻雜使產(chǎn)物變?yōu)閆形GaN納米線,它是由沿著軸向為[0112]和[0112]方向的A和B兩部分交替組成,同樣屬于VLS生長機制。由于Zn元素的摻入,其XRD峰向左平移了0.1。,420nm處出現(xiàn)了較強的發(fā)光峰;(3)通過改變升溫速率,反應物的飽和蒸汽壓發(fā)生變化,產(chǎn)物由Z形轉(zhuǎn)變成鋸齒狀。鋸齒狀納米線同樣遵循的是VLS生長機制,它是由棱為<2113>晶向族組成的十

4、二面體貫穿在一起形成的;(4)以Ag納米線為模板,經(jīng)化學氣相沉積及酸腐蝕后,得到長度與Ag納米線相當GaN微納米管,Ag摻入部分GaN使其能帶轉(zhuǎn)變?yōu)?.89 eV,由于Ag納米線的局域表面等離子體的耦合作用,從而加強Ag摻雜GaN的發(fā)光峰;(5)得到了CVD法在Si沉底上制備GaN薄膜的最佳參數(shù)為:反應溫度為950℃,氨氣流量為30sccm,反應時間30min。
　　 2.以水為溶劑,硝酸鎵為鎵源,水熱法合成GaOOH納米片狀粉