一維ZnO材料的生長機理及其光電性能的研究.pdf

1、近年來,由于一維ZnO結構在場發(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)電機等領域的應用極具潛力,已成為目前的研究熱點。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陣列這個難題卻成為制約其進一步投入應用的最大障礙之一。因此通過研究一維ZnO結構的生長機理、了解其生長過程的手段來解決這個問題便成為研究的重點。
　　本文通過化學氣相沉積(CVD)的方法,在不同襯底上制備了一維ZnO陣列,

2、運用了X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、熒光(PL)光譜儀等手段對樣品進行了分析表征。研究了基于氣-固(V-S)機制下一維ZnO結構的成核溫度和時間對一維ZnO陣列生長的影響,發(fā)現過低的溫度不能成核,而在過高溫度和長時間成核會使其生長方向紊亂,結合試驗結果通過自發(fā)成核理論解釋了其原因。在藍寶石(1120)襯底上制備了水平取向的一維ZnO陣列,同時通過晶格匹配理論研究并解釋了在藍寶石(0001)、藍寶石(

3、1120)及Si(100)三種不同襯底上一維ZnO結構具有不同生長方向的機理。通過測試一維ZnO陣列在無光照和有光照條件下的Ⅰ-Ⅴ特性,發(fā)現在256nm的紫外光照射下5V偏壓時垂直生長的一維ZnO陣列靈敏度為4.54,上升沿時間常數為1.550s,而水平取向的一維ZnO陣列靈敏度為21.18,上升沿時間常數為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(質量比為1:3)的混合源制備了摻Ga一維