InGaAs納米結(jié)構(gòu)的制備及光電特性研究.pdf

1、銦鎵砷(InGaAs)是一種重要的Ⅲ-Ⅴ族合金半導(dǎo)體，室溫下，InGaAs的帶隙在0.35 eV到1.42 eV范圍內(nèi)可調(diào)且全組分內(nèi)都是直接帶隙。由于InGaAs半導(dǎo)體納米材料具有可調(diào)的帶隙、較高的電子遷移率和漏電流小的特性，使得它在光電子器件領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，關(guān)于InGaAs納米結(jié)構(gòu)的研究主要集中于納米線的生長(zhǎng)和光電器件制作兩個(gè)方面。近年來(lái)報(bào)道的基于InGaAs納米結(jié)構(gòu)的光電器件有近紅外激光器、太陽(yáng)能電池和晶體管等。本論文采

2、用改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積法成功地制備出了高質(zhì)量的InGaAs納米線和納米帶，并第一次利用InGaAs納米線制作了光電探測(cè)器，對(duì)其光電特性進(jìn)行了研究，取得的主要成果如下:
　　(1)直接以固體InAs粉末和GaAs粉末做原料和Au顆粒做催化劑，采用一步生長(zhǎng)的化學(xué)氣相沉積法成功地制備了高質(zhì)量InGaAs合金納米線。XRD分析結(jié)果證明合成的InGaAs納米線為單晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)。SEM和TEM觀測(cè)顯示，InGaAs納米線的長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十微米，直徑

3、約為150納米，且合金納米線中銦含量更高。EDS能譜測(cè)試結(jié)果表明合金納米線的具體的組分為In0.65Ga0.35As。PL變溫測(cè)試說(shuō)明納米線具有很好的發(fā)光性能并進(jìn)一步證實(shí)了其單晶特性。
　　(2)以制備的In0.65Ga0.35As合金納米線為材料，采用光刻和熱蒸發(fā)的方法制作了納米線光電探測(cè)器。對(duì)探測(cè)器的光電響應(yīng)研究表明，室溫下，In0.65Ga0.35As納米線光電探測(cè)器在近紅外波長(zhǎng)的1100納米至2000納米間的區(qū)域都有很好的

4、光電響應(yīng)。通過(guò)計(jì)算得到探測(cè)器的響應(yīng)度和外量子效率分別為6.5×103 AW-1和5.04×105％。其中In0.65Ga0.35As納米線光電探測(cè)器的響應(yīng)度高出基于InGaAs量子點(diǎn)和薄膜光電探測(cè)器數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，我們分析了納米線探測(cè)器高性能產(chǎn)生的原因。
　　(3)用InAs粉末和GaAs粉末按質(zhì)量比二比一混合為原料，采用簡(jiǎn)單的化學(xué)氣相沉積法，我們首次發(fā)現(xiàn)和制備出了InGaAs合金納米帶。并對(duì)納米帶的形貌、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了SEM、TE