硅納米線可控?fù)诫s及其肖特基二極管光電探測(cè)的研究.pdf

1、作為重要的半導(dǎo)體材料，硅在許多領(lǐng)域有著極為重要的應(yīng)用，比如在場(chǎng)效應(yīng)器件、發(fā)光二極管、太陽(yáng)能電池以及化學(xué)傳感器等領(lǐng)域。納米結(jié)構(gòu)材料由于自身具有的獨(dú)特的性質(zhì)，如量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和大的比表面積等特點(diǎn)，有著許多不同于體材料和薄膜材料的特點(diǎn)。由納米結(jié)構(gòu)材料制備而成的納米器件往往具有優(yōu)于體材料或薄膜材料器件的性能，并且具有一些體材料或薄膜材料器件所不具有的特征。
　　 硅納米結(jié)構(gòu)的合成方法有很多種，每一種方法都有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用

2、領(lǐng)域。目前，對(duì)一維硅納米線的合成、摻雜及其應(yīng)用的探索仍然是人們研究的熱點(diǎn)。
　　 本文系統(tǒng)的研究了熱蒸發(fā)SiO合成本征硅納米線(NWs)，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和x射線衍射儀(XRD)等對(duì)合成的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并采用含有B2O3的有機(jī)溶劑為硼源對(duì)合成的本征硅納米線進(jìn)行擴(kuò)散摻雜，并研究了擴(kuò)散溫度對(duì)摻雜效果的影響，實(shí)現(xiàn)了p型一維硅納米線的可控?fù)诫s。同時(shí)采用化學(xué)氣相沉積的方法分別合成了原位磷(P)和

3、硼(B)摻雜的n型和p型硅納米線，并基于單根n-SiNW和p-SiNW制備了底柵結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)器件(back-gateFETs)，并研究其電輸運(yùn)特性。最后，基于硼摻雜p型硅納米線制備了Ti/p-SiNW肖特基二極管并研究了其光電特性，綜合起來(lái)取得了以下主要成果:
　　 1、成功采用熱蒸發(fā)SiO的方法合成了大量的本征硅納米線，形貌和結(jié)構(gòu)表征表明所合成的硅納米線具有較好的形貌，并且是良好的單晶結(jié)構(gòu)。通過(guò)電學(xué)測(cè)試以及電學(xué)信號(hào)的變化證明了采

4、用硼源B2O3擴(kuò)散對(duì)本征硅納米線進(jìn)行摻雜是可行的，并且可以通過(guò)控制摻雜溫度對(duì)摻雜的程度進(jìn)行調(diào)控。
　　 2、分別選擇磷烷(PH5)和硼烷(BH3)為磷和硼摻雜源，采用化學(xué)氣相沉積的方法成功合成了原位磷摻雜和硼摻雜的硅納米線，通過(guò)制備基于硅納米線的底柵結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)管測(cè)試結(jié)果表明磷和硼摻雜的硅納米線分別具有n型和p型半導(dǎo)體特性，取得了較好的摻雜效果，電子濃度和空穴濃度分別為1.0×1016cm-3和2.1×1017cm-3。

5、　　 3、分別以Au和Ti電極為歐姆接觸電極和肖特基接觸電極在單根原位硼摻雜p型硅納米線兩端成功制備了Ti/p-SiNW肖特基二極管，發(fā)現(xiàn)器件具有良好的整流特性，理想因子n為2.0，肖特基接觸勢(shì)壘為0.55eV。同時(shí)研究了其光電特性，發(fā)現(xiàn)器件具有明顯、穩(wěn)定和快速的白光響應(yīng)，器件的響應(yīng)度(R)和增益(G)分別高達(dá)40AW-1和100，結(jié)果遠(yuǎn)高于同種薄膜和體材料。
　　 n型和p型硅納米線摻雜合成的實(shí)現(xiàn)為進(jìn)一步制各高性能納米電子器