GaN和ZnO半導(dǎo)體化合物的合成與表征.pdf

1、半導(dǎo)體納米材料所具有的各種量子效應(yīng)和其獨(dú)特的性質(zhì)，使其在未來(lái)的各種光、電、機(jī)械等功能器件中有著廣闊的應(yīng)用前景。用半導(dǎo)體材料制成的納米線和碳納米管等一維納米材料因其具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)性能，可以作為理想的納米尺度電子和光學(xué)器件，因此半導(dǎo)體低維材料的研究引起了人們極大的興趣。 GaN和ZnO在半導(dǎo)體材料的研究中占有重要地位，兩者在光學(xué)及光電化學(xué)方面都有著很優(yōu)異的性能及廣泛的應(yīng)用。本論文主要以這些半導(dǎo)體材料為研究對(duì)象，使用較為簡(jiǎn)便的工

2、藝流程和反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)這些材料的低維納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行合成。通過(guò)XRD、FESEM、HRTEM、EDS和PL譜等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行了超微結(jié)構(gòu)、物性及光學(xué)性能等特性的表征，對(duì)各種生長(zhǎng)條件下不同材料的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行深入的分析和探討。通過(guò)測(cè)試結(jié)果，不斷優(yōu)化制備工藝，提高產(chǎn)品性能。 以我們用Ga2O3作為鎵源，氨氣作為氮源，利用氨化反應(yīng)法，無(wú)任何催化劑的條件下在Si襯底上合成了GaN納米線。納米線平直光滑，直徑在5-20nm，長(zhǎng)度大于30μm，單根

3、納米線直徑均勻。HRTEM分析表明：納米線以VS機(jī)理生長(zhǎng)，生長(zhǎng)方向?yàn)閇001]晶向；納米線表面光滑沒(méi)有氧化物外壁，純度較高。PL譜表明納米線有較好的光學(xué)質(zhì)量，內(nèi)部缺陷較少。使用相同的方法，以Pt為催化劑，在Si襯底上合成了大量彎曲的GaN納米線，直徑為20-30nm，單根納米線有許多疇壁組成。納米線以VLS機(jī)理長(zhǎng)大。此外，使用該法，在不同的襯底上合成了形貌各異的多種GaN納米結(jié)構(gòu)。 以ZnO粉和石墨粉為原料，用碳熱還原法，獲得了

4、分區(qū)生長(zhǎng)的ZnO晶體。研究表明，分區(qū)生長(zhǎng)的ZnO晶體具有不同的微觀形貌特征，它們都是單一的六方纖鋅礦ZnO相。淺黃色產(chǎn)物主要為四足和兩足狀晶須形貌，晶須的直徑大約為200nm左右，其生長(zhǎng)機(jī)理為VS機(jī)理，針狀部分以塔狀方式生長(zhǎng)。白色產(chǎn)物為單一的納米片形貌，片的厚度為十幾個(gè)納米。用簡(jiǎn)單的水熱法在沒(méi)有使用任何表面活性劑的條件下，合成了外覆ZnO非晶層的均勻尺寸的ZnO納米棒。棒的直徑為20-100nm，長(zhǎng)度為3-5μm。單個(gè)ZnO納米棒的生長(zhǎng)