ZnO微納米結(jié)構(gòu)的制備、摻雜及性能研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種直接寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料，其室溫禁帶寬度為3.37 eV，激子束縛能高達60 meV，其激子能夠在室溫及以上溫度下穩(wěn)定存在，是制備半導(dǎo)體激光器(LDs)、發(fā)光二極管(LEDs)的理想材料。ZnO還是現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的微納米結(jié)構(gòu)最為豐富的材料；ZnO的納米結(jié)構(gòu)在制備納米光電子器件和納米電子器件方面有很好的應(yīng)用價值；另外，ZnO的納米結(jié)構(gòu)還可以在場發(fā)射、醫(yī)療、生物傳感等領(lǐng)域得到應(yīng)用。 為實現(xiàn)納米ZnO在微納電子器件和

2、發(fā)光器件方面的應(yīng)用，首先需解決納米材料的非金屬催化劑可控生長。在此基礎(chǔ)上，對材料進行有目的的元素摻雜，提高ZnO納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性及穩(wěn)定性。本文以熱蒸發(fā)法實現(xiàn)了納米ZnO的非金屬催化劑生長，分析其生長機理。在此基礎(chǔ)上，采用Mg對ZnO微納米材料摻雜，深入探討了摻雜元素對納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能等方面的影響。所做的主要工作如下： (1)研究ZnO微米棒的微觀生長機制。采用金屬鋅粉作為生長源，通過減小氬氣和氧氣的混合氣體的流量，降低晶體生長

3、速度。在硅襯底的不同區(qū)域由于生長環(huán)境不同，生成物形貌也不相同。利用掃描電鏡圖可以很直觀的推測出一個完整的氧化鋅微米棒生長過程。 (2)各種ZnO微納米結(jié)構(gòu)的生長。利用物理熱蒸發(fā)方法在光滑的(111)硅襯底上生長微納米結(jié)構(gòu)ZnO，整個過程沒有催化劑或其他添加劑存在，實現(xiàn)了微納米ZnO的非金屬催化劑生長。生成的微結(jié)構(gòu)包括ZnO微納米陣列，納米筆，納米釘，帶有發(fā)射端的微納米棒，四角結(jié)構(gòu)等。 (3)Mg摻雜的ZnO微納米結(jié)構(gòu)的生