磁控濺射Si襯底制備SiO-,2-和ZnO納米結(jié)構(gòu).pdf

1、半導(dǎo)體納米線由于其獨(dú)特的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)越來越受到人們的關(guān)注。人們先后發(fā)現(xiàn)了多孔硅和納米晶硅顯著的發(fā)光特性，使納米結(jié)構(gòu)的的硅襯底應(yīng)用于高速場(chǎng)效應(yīng)晶體管、生物和化學(xué)傳感器、低能量消耗的發(fā)光設(shè)備等光電子裝置上。這項(xiàng)應(yīng)用最大的特點(diǎn)就是用發(fā)展成熟低成本的硅基技術(shù)將光學(xué)和微電子學(xué)在一個(gè)硅襯底上實(shí)現(xiàn)結(jié)合。 本論文的研究主要包括兩方面內(nèi)容，首先我們利用磁控濺射技術(shù)和熱退火技術(shù)在Si襯底上制備Au納米點(diǎn)陣；然后制備和ZnO多種納米結(jié)構(gòu)，并以多種電

2、子顯微技術(shù)為主，結(jié)合電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、樣品的光致發(fā)光譜(PL)的測(cè)試、傅里葉變換紅外透射譜(FTIR)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)、(選區(qū))電子衍射(SAED)等手段，對(duì)了納米結(jié)構(gòu)的形貌、顯微結(jié)構(gòu)、成分進(jìn)行了測(cè)試分析與表征。SiO2是玻璃以及以硅為主的微電子器件和光纖的重要組成部分，在電子和光學(xué)器件上有著基本和潛在的應(yīng)用，己逐漸成為一維納米材料重要的候選者。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)薄膜形式的Au/

3、SiO2納米粒子復(fù)合材料研究很少，因而具有相對(duì)比較廣闊的研究領(lǐng)域.ZnO作為一種應(yīng)用廣泛的直接寬帶隙(3.36eV，300K)半導(dǎo)體，其優(yōu)異的光電性能使其成為近十年來各國(guó)研究的熱點(diǎn)。 結(jié)合SiO2和ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)過程與相關(guān)測(cè)試技術(shù)，我們還對(duì)SiO2和ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了探討。主要內(nèi)容如下： (1)利用磁控濺射技術(shù)與熱退火技術(shù)在Si(111)襯底上制備了Au納米點(diǎn)陣，從而得到生長(zhǎng)一維納米材料的不同模板。實(shí)驗(yàn)

4、過程中我們研究了退火溫度、退火時(shí)間對(duì)Au薄膜形貌的影響，并制備了排列均勻，尺寸也比較均勻的Au納米點(diǎn)陣。此Au納米點(diǎn)陣對(duì)后期的SiO2和ZnO納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)起到了比較重要的作用. (2)采用磁控濺射法后退火成功制備了表面均勻覆蓋的Au/SiO2復(fù)合納米顆粒膜。并用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射方法(XRD)對(duì)不同溫度退火后的Au/SiO2復(fù)合薄膜的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。得出最佳的生長(zhǎng)條件。 (3)在自組裝的A

5、u催化劑模板上生長(zhǎng)SiO2納米線，直徑約為100nm，長(zhǎng)度約為4微米，表面光滑，直且粗細(xì)均勻。簡(jiǎn)要說明了納米線生長(zhǎng)的一般過程，納米線生長(zhǎng)過程符合VLS生長(zhǎng)機(jī)制。 (4)在制備Au納米點(diǎn)陣的基礎(chǔ)上，我們利用熱CVDZn源直接氧化法制備ZnO納米結(jié)構(gòu)。 (5)對(duì)制備的納米結(jié)構(gòu)樣品我們進(jìn)行了以電子顯微技術(shù)為主的測(cè)試與表征，主要包括掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、樣品的光致發(fā)光譜(PL)的測(cè)試、傅里葉變換紅外