納-微米半導(dǎo)體氧化物(氧化鋅和三氧化二鎵)的制備及其特性分析.pdf

1、準(zhǔn)一維納米材料，如納米管、納米線、納米帶等，以其特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，以及在納米器件、光電子器件、微傳感器等多方面潛在的應(yīng)用前景，已成為納米科技研究的熱點(diǎn)。當(dāng)前，以氧化鋅、氧化鎵等為代表的寬禁帶半導(dǎo)體更是因?yàn)槠洫?dú)特的性質(zhì)而備受各國(guó)研究者的矚目，但國(guó)內(nèi)外對(duì)準(zhǔn)一維納米材料的研究還處于初步階段，研究課題主要集中在兩個(gè)方面：找到制備準(zhǔn)一維納米材料簡(jiǎn)單有效的方法；對(duì)制備的準(zhǔn)一維納米材料的基本特性，如光學(xué)特性、電學(xué)特性等進(jìn)行測(cè)試分析，為未來(lái)的應(yīng)用建

2、立理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。針對(duì)目前準(zhǔn)一維納米材料的研究熱點(diǎn)，本文對(duì)準(zhǔn)一維納米材料氧化鋅、氧化鎵進(jìn)行了深入的研究。通過(guò)比較目前已存在的準(zhǔn)一維納米材料的多種制備方法，如磁控濺射、碳熱還原法、弧光放電、化學(xué)氣相沉積法(CVD)等，我們發(fā)現(xiàn)CVD方法具有成本低，裝置簡(jiǎn)單，可控性好、生長(zhǎng)晶體質(zhì)量好，應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。因此本文采用了化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備了準(zhǔn)一維納米材料，在研究中，我們成功的實(shí)現(xiàn)了氧化鋅同質(zhì)結(jié)的可控生長(zhǎng)；首次合成了鋸齒狀(對(duì)稱結(jié)構(gòu))氧

3、化鎵納/微米帶；利用射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、光致發(fā)光(PL)，并結(jié)合其它的一些儀器設(shè)備，對(duì)樣品的形貌、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行測(cè)試與分析，對(duì)各種納米材料的制備過(guò)程，性能測(cè)試等方面做了系統(tǒng)的闡述。論文主要內(nèi)容如下：
　　 1.納/微米ZnO同質(zhì)結(jié)器件的制備及電學(xué)特性研究。
　　 采用CVD方法，在傳統(tǒng)的以氧化鋅和活性炭為原料制備納/微米氧化鋅陣列方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)在反應(yīng)物中添加少量的Zn顆粒，增

4、加ZnO生長(zhǎng)過(guò)程的生長(zhǎng)點(diǎn)和胚核，可獲得大量納/微米尺度的V形和T形ZnO同質(zhì)結(jié)。用掃描電子顯微鏡和高倍光學(xué)成像顯微鏡觀察了同質(zhì)結(jié)的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)與形貌，分析了ZnO同質(zhì)結(jié)的生長(zhǎng)機(jī)理。利用ZnO同質(zhì)結(jié)組裝成了納/微米ZnO同質(zhì)結(jié)原型器件，分析了器件的I-V特性。研究結(jié)果表明，制備的V形和T形同質(zhì)結(jié)構(gòu)都表現(xiàn)出了比單根ZnO納米線更明顯的I-V整流特性，相同直徑的T形的同質(zhì)結(jié)要比V形的開(kāi)啟電壓稍大，直徑小的比直徑大的同質(zhì)結(jié)擁有更大的開(kāi)啟電壓。這種具

5、有整流特性的ZnO納/微米氧化鋅同質(zhì)結(jié)器件的制備和研究對(duì)新型半導(dǎo)體器件的開(kāi)發(fā)和制造有重要的研究意義。
　　 2.一維鋸齒狀β-Ga2O3納/微米帶的制備及特性研究。
　　 Ga2O3也是寬禁帶半導(dǎo)體，其帶寬達(dá)到4.9eV，在減少缺陷的情況下將會(huì)在集成電路、光學(xué)器件領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。論文在反應(yīng)原料為純度99.99％的氧化鎵粉末，沒(méi)有添加任何其它原料和催化劑的條件下，采用簡(jiǎn)單的熱蒸發(fā)法，制備了結(jié)晶效果好、尺寸均勻的β-Ga2

6、O3納/微米帶。通過(guò)由SEM和XRD技術(shù)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析我們發(fā)現(xiàn)該生長(zhǎng)過(guò)程為氣-液-固生長(zhǎng)機(jī)理，通過(guò)理論模型的模擬闡述了鋸齒狀形成的原因和生長(zhǎng)過(guò)程。與其他β-Ga2O3樣品相比，我們制備的鋸齒狀氧化鎵具有高對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)有可能因?yàn)閷?duì)稱軸處的晶格突變而具有獨(dú)特的電學(xué)特性。論文還探討了制備樣品的光學(xué)特性，PL光譜分析結(jié)果顯示，其發(fā)光特征峰在492nm附近，理論分析表明，該類β-Ga2O3納/微米帶發(fā)光特征峰的因晶體中存在Ga-