溶膠—凝膠法制備低維GaN納米材料.pdf

1、氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體材料的代表,是一種重要的直接寬帶隙半導(dǎo)體材料,它具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì),是當(dāng)前世界上最為先進(jìn)的半導(dǎo)體材料之一。它不僅廣泛的應(yīng)用于藍(lán)綠光發(fā)光二極管、激光器、紫外波段的探測(cè)器以及高溫、大功率集成電路等器件,還可作為環(huán)保新材料應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)。由于GaN的種種優(yōu)異特性,對(duì)GaN材料和器件的研究越來越成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。根據(jù)不斷降低器件尺寸的要求,借助于納米尺寸的材料來制造納米器件是很有意義的。納米尺寸GaN特別是納米線是滿

2、足這種要求的一種很有希望的材料。本論文主要分為實(shí)驗(yàn)與團(tuán)簇計(jì)算兩部分：第一部分：本文首先利用溶膠-凝膠和高溫氨化二步法對(duì)GaN納米晶的制備進(jìn)行了研究,探討了氨化溫度和氨化時(shí)間對(duì)GaN納米晶結(jié)構(gòu)、組分、形貌的影響,并最終確定了GaN納米晶的最佳制備條件。其次,我們利用溶膠-凝膠法得到的Ga2O3凝膠作為鎵源,采用高溫氨化法,成功制備出大量高質(zhì)量的GaN納米線。結(jié)果表明,氨化溫度與氨化時(shí)間對(duì)GaN納米線結(jié)構(gòu)、組分、形貌產(chǎn)生了顯著的影響,通過分

3、析最終找出了利用該方法制備GaN納米結(jié)構(gòu)的最佳生長(zhǎng)參數(shù)。文中詳細(xì)分析了在最佳工藝條件下制備的一維GaN納米結(jié)構(gòu)的形貌、結(jié)構(gòu)、組分和光致發(fā)光特性,初步探討了一維GaN納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)制。第二部分：團(tuán)簇的一些物理性質(zhì)如能級(jí)結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì),以及熱力學(xué)性質(zhì)都呈現(xiàn)從原子特性向塊體材料特性轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。因此,從理論上計(jì)算這些簇合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是十分必要的。我們利用B3LYP/6-31G*密度泛函方法對(duì)GanN3(n=1～8)團(tuán)簇進(jìn)行了計(jì)算,