CVD法合成一維GaN納米結(jié)構(gòu)和GaN薄膜的研究.pdf

1、氮化鎵是一種良好的寬帶隙Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料，是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體材料之一。在室溫下，氮化鎵的禁帶寬度為3.4 eV，是制作光電子器件，藍(lán)、綠發(fā)光二極管(LEDs)和激光二極管(LDs)的理想材料。這類光源在高密度光信息存儲(chǔ)、高速激光打印、全色動(dòng)態(tài)高亮度光顯示、固體照明、信號探測、通訊等方面有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力。此外，氮化鎵也是制作高溫、高頻、大功率器件的理想材料。目前，氮化鎵材料己經(jīng)成為世界各國研究的熱點(diǎn)。金屬

2、有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)和氫化物氣相外延(HVPE)等方法已經(jīng)成為制備氮化鎵材料的主流工藝，其中以MOCVD工藝使用的最為廣泛。采用上述方法制備氮化鎵材料，設(shè)備昂貴，工藝復(fù)雜，很大程度上限制了氮化鎵材料的制備、生產(chǎn)和應(yīng)用?，F(xiàn)在，國際上許多科研機(jī)構(gòu)正在探索新的工藝方法，試圖在合適的襯底上制備高質(zhì)量的氮化鎵薄膜。近幾年來，由于一維氮化鎵納米結(jié)構(gòu)在可見光和紫外光光電子器件方面的應(yīng)用前景十分誘人，氮化鎵一維結(jié)構(gòu)的合成

3、己經(jīng)備受關(guān)注，國際上掀起了一維氮化鎵納米結(jié)構(gòu)材料的研究熱潮。 本文采用簡單的化學(xué)氣相沉積方法，在硅襯底上合成了高純的一維氮化鎵納米結(jié)構(gòu)和氮化鎵晶體薄膜，分析了合成產(chǎn)物的組分和結(jié)構(gòu)，探討了化學(xué)氣相沉積法合成一維氮化鎵納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)制與影響因素。 1、以金屬鎵和氨氣為原料，物理蒸發(fā)鍍金屬鎳為催化劑，硅為襯底，用化學(xué)氣相沉積方法在950℃合成氮化鎵納米帶，結(jié)果表明納米帶為纖鋅六方結(jié)構(gòu)晶體，寬度在50 nm到200 nm范圍

4、內(nèi)，寬厚比大約為1/20，長度達(dá)到幾十微米，不均一的徑向生長導(dǎo)致了帶狀結(jié)構(gòu)的形成，其生長機(jī)理為VLS機(jī)理。 2、以金屬鎵和氨氣為原料，物理蒸發(fā)鍍金屬鎳為催化劑，硅為襯底，用化學(xué)氣相沉積方法在1050℃合成六角錐形氮化鎵納米結(jié)構(gòu)，錐形結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)晶體，平均直徑為500 nm左右，長度為幾個(gè)微米，其生長是由VLS和VS機(jī)理混合控制。 3、以金屬鎵和氨氣為原料，電鍍金屬鎳為催化劑，硅為襯底，用化學(xué)氣相沉積方法合成氮化鎵納

5、米線，氮化鎵納米線呈現(xiàn)彎曲形狀，表面光滑，長度達(dá)到幾十微米，直徑大概在20 nm到200 nm范圍內(nèi)，其生長由VLS機(jī)理控制。 4、以金屬鎵和氨氣為原料，硅為襯底，不使用任何催化劑，用化學(xué)氣相沉積方法合成蜿蜒曲折形狀的氮化鎵納米線，該納米線不如使用催化劑合成的氮化鎵納米線光滑，其長度達(dá)到幾十微米，直徑大概在30nm到150 nm范圍內(nèi)，生長機(jī)理是VS機(jī)理。 5、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)襯底的表面形貌對產(chǎn)物的形貌有很大影響。在光滑的