ZnO一維納米結(jié)構(gòu)的電流輸運特性和微區(qū)勢壘結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、當(dāng)前，納米器件的研究受到人們的廣泛關(guān)注，并成為活躍的前沿性課題。它的發(fā)展進步不僅會激勵對新現(xiàn)象、新理論的探究，而且可能導(dǎo)致新的科技革命。在過去的十多年，納米器件被譽為本世紀(jì)最重要的科技產(chǎn)品之一，并寄希望于解決健康、環(huán)境和經(jīng)濟等問題。另外，一些納米器件已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用，如光電子器件、場發(fā)射器件、傳感器件、光伏器件等。
　　半導(dǎo)體與金屬接觸是電子器件的重要組成部分，它們的接觸特性，尤其是肖特基勢壘型的接觸，對器件的性能起著決

2、定性作用。體相的肖特基勢壘模型已經(jīng)被公認(rèn)，但研究表明，大部分模型是不足以解釋納米尺度半導(dǎo)體肖特基勢壘的特性。特別是對于半導(dǎo)體納米線、納米帶等一維材料來說，它不僅是電子的最小傳輸維度，而且有著特殊的勢壘幾何結(jié)構(gòu)。此外，一維納米肖特基勢壘屬于橫向接觸，且接觸區(qū)的尺寸在納米范圍。
　　雖然關(guān)于一維納米肖特基器件的電學(xué)特性和應(yīng)用都得到了比較廣泛的研究，但是，一維納米肖特基器件獨特的勢壘結(jié)構(gòu)及其所產(chǎn)生的新穎傳輸特性仍然不是十分清楚，這主要是

3、由于電流沿一維納米結(jié)構(gòu)進行傳輸時，傳輸方向垂直于接觸面的法線方向，電流怎樣越過勢壘，依賴于勢壘的幾何形狀。當(dāng)施加一定的偏壓時，勢壘結(jié)構(gòu)又會出現(xiàn)怎樣的變化，這些問題都需要我們進行深入的研究，這樣才能更好地去理解一維納米肖特基勢壘的傳輸機理，為研制開發(fā)新型的一維納米肖特基器件奠定基礎(chǔ)。
　　在本論文中，首先，我們采用金催化的化學(xué)氣相沉積方法分別在硅基底和藍寶石基底上合成了ZnO納米線，該方法操作簡單，且合成的納米線產(chǎn)量較大。我們通過S

4、EM、XRD、TEM、HRTEM、EDS和PL對樣品的形貌、純度和結(jié)晶性進行了表征，結(jié)果顯示納米線結(jié)晶性良好且生長方式符合VLS生長機制，不足之處在于納米線表面存在較多缺陷。同時，我們通過電泳組裝的方法構(gòu)筑了單根的ZnO納米線器件，電流-電壓(I-V)特征曲線顯示，ZnO納米線和Au電極之間形成了背靠背的肖特基接觸。
　　其次，我們采用四電極測試方法對肖特基器件的電學(xué)性能進行了研究，測試結(jié)果表明，肖特基勢壘導(dǎo)致了一個比較大的電勢降

5、低。但是，在四電極測試方法中，電勢測試點固定且只有兩個，為了更好地研究肖特勢壘的微區(qū)電學(xué)特性，我們又設(shè)計了利用導(dǎo)電原子力探針和微電極組成的三電極測試方法，導(dǎo)電原子力探針作為移動的電極，測試了納米帶肖特基器件的電勢分布情況;測試了同一偏壓下電勢隨位置的變化情況。對測試結(jié)果進行分析，得到了耗盡層寬度隨反向偏壓增大而線性增加的依賴關(guān)系。
　　最后，在實驗中我們發(fā)現(xiàn)基于ZnO納米線肖特基器件的電流飽和特性，即特殊的電流截止特性。對于這種電