N摻雜ZnO納米線的制備及光學(xué)特性的Materials Studio理論計(jì)算.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，納米技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。因納米ZnO半導(dǎo)體材料具有獨(dú)特的物理或化學(xué)特性，近來在世界范圍內(nèi)受到了研究者的普遍重視。但目前采用各種方法制備的ZnO半導(dǎo)體納米材料一般都呈現(xiàn)N型導(dǎo)電特性，ZnO材料的P型摻雜一直沒有很好的解決。一種半導(dǎo)體材料能達(dá)到實(shí)用化應(yīng)用的基本要求是材料必須能方便的實(shí)現(xiàn)N型及P型導(dǎo)電特性。為了更好的利用ZnO這種新型的半導(dǎo)體材料，拓展ZnO半導(dǎo)體材料的應(yīng)用領(lǐng)域，目前世界范圍內(nèi)科研工作者都在大力研究

2、如何解決ZnO半導(dǎo)體材料P型摻雜改性問題，以期盡快實(shí)現(xiàn)ZnO半導(dǎo)體材料及器件的應(yīng)用。
　　 針對(duì)此問題，本文首先在實(shí)驗(yàn)上開展了N摻雜ZnO納米線的制備及光學(xué)特性的研究工作，試圖從實(shí)驗(yàn)角度解決ZnO納米線的P型摻雜改性問題。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，論文還利用MS軟件，從理論的角度研究了N原子嵌入ZnO的晶體結(jié)構(gòu)后，N摻雜ZnO晶體的電子能量損失譜及光學(xué)特性，從理論上計(jì)算分析了納米ZnO材料N型及P型導(dǎo)電特性的起因及結(jié)構(gòu)中的本征缺陷對(duì)晶體結(jié)

3、構(gòu)、光學(xué)特性的影響。
　　 本論文主要開展了如下工作：
　　 (1)首先介紹了納米ZnO半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)、特性及其研究發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了應(yīng)用結(jié)構(gòu)中的本征缺陷，并對(duì)半導(dǎo)體的摻雜改性技術(shù)和MS的理論計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)的說明。
　　 (2)采用化學(xué)氣相沉積法，以ZnO(99.99％)粉末和石墨粉末(99.99％)為反應(yīng)物，通入高純NH3氣體為N摻雜源，在Si(111)襯底表面制備了N摻雜取向ZnO納米線陣列。并利用實(shí)驗(yàn)儀

4、器X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行表征，根據(jù)電子能量損失譜得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 (3)本文的側(cè)重點(diǎn)就在于，利用Materials Studio軟件中的Materials Visualizer模塊，根據(jù)已知空間群類型、晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)和元素類型創(chuàng)建了ZnO晶體結(jié)構(gòu)，并利用CASTEP模塊對(duì)N摻雜ZnO晶體模型進(jìn)行了理論計(jì)算，得到了N摻雜后ZnO晶體模型的電子能量損失譜及光學(xué)特性，并將實(shí)驗(yàn)得到的N摻雜ZnO納