一維ZnO材料的生長(zhǎng)機(jī)理及其光電性能的研究.pdf

1、近年來,由于一維ZnO結(jié)構(gòu)在場(chǎng)發(fā)射、紫外敏感、壓電等方面的優(yōu)越性能,使之在平板顯示器、紫外傳感器、微型納米發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域的應(yīng)用極具潛力,已成為目前的研究熱點(diǎn)。然而難以制備出排列整齊、取向一致及易于器件化的一維ZnO陣列這個(gè)難題卻成為制約其進(jìn)一步投入應(yīng)用的最大障礙之一。因此通過研究一維ZnO結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)理、了解其生長(zhǎng)過程的手段來解決這個(gè)問題便成為研究的重點(diǎn)。
　　本文通過化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法,在不同襯底上制備了一維ZnO陣列,

2、運(yùn)用了X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、熒光(PL)光譜儀等手段對(duì)樣品進(jìn)行了分析表征。研究了基于氣-固(V-S)機(jī)制下一維ZnO結(jié)構(gòu)的成核溫度和時(shí)間對(duì)一維ZnO陣列生長(zhǎng)的影響,發(fā)現(xiàn)過低的溫度不能成核,而在過高溫度和長(zhǎng)時(shí)間成核會(huì)使其生長(zhǎng)方向紊亂,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果通過自發(fā)成核理論解釋了其原因。在藍(lán)寶石(1120)襯底上制備了水平取向的一維ZnO陣列,同時(shí)通過晶格匹配理論研究并解釋了在藍(lán)寶石(0001)、藍(lán)寶石(

3、1120)及Si(100)三種不同襯底上一維ZnO結(jié)構(gòu)具有不同生長(zhǎng)方向的機(jī)理。通過測(cè)試一維ZnO陣列在無光照和有光照條件下的Ⅰ-Ⅴ特性,發(fā)現(xiàn)在256nm的紫外光照射下5V偏壓時(shí)垂直生長(zhǎng)的一維ZnO陣列靈敏度為4.54,上升沿時(shí)間常數(shù)為1.550s,而水平取向的一維ZnO陣列靈敏度為21.18,上升沿時(shí)間常數(shù)為0.014s。而這種性能上巨大的差距是由于其受光面積差別所決定的;使用Ga2O3、ZnO(質(zhì)量比為1:3)的混合源制備了摻Ga一維