納-微米半導體氧化物(氧化鋅和三氧化二鎵)的制備及其特性分析.pdf

1、準一維納米材料，如納米管、納米線、納米帶等，以其特殊的物理和化學性質，以及在納米器件、光電子器件、微傳感器等多方面潛在的應用前景，已成為納米科技研究的熱點。當前，以氧化鋅、氧化鎵等為代表的寬禁帶半導體更是因為其獨特的性質而備受各國研究者的矚目，但國內外對準一維納米材料的研究還處于初步階段，研究課題主要集中在兩個方面：找到制備準一維納米材料簡單有效的方法；對制備的準一維納米材料的基本特性，如光學特性、電學特性等進行測試分析，為未來的應用建

2、立理論和實驗基礎。針對目前準一維納米材料的研究熱點，本文對準一維納米材料氧化鋅、氧化鎵進行了深入的研究。通過比較目前已存在的準一維納米材料的多種制備方法，如磁控濺射、碳熱還原法、弧光放電、化學氣相沉積法(CVD)等，我們發(fā)現(xiàn)CVD方法具有成本低，裝置簡單，可控性好、生長晶體質量好，應用范圍廣等特點。因此本文采用了化學氣相沉積法(CVD)制備了準一維納米材料，在研究中，我們成功的實現(xiàn)了氧化鋅同質結的可控生長；首次合成了鋸齒狀(對稱結構)氧

3、化鎵納/微米帶；利用射線衍射儀(XRD)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、光致發(fā)光(PL)，并結合其它的一些儀器設備，對樣品的形貌、結構和性能進行測試與分析，對各種納米材料的制備過程，性能測試等方面做了系統(tǒng)的闡述。論文主要內容如下：
　　 1.納/微米ZnO同質結器件的制備及電學特性研究。
　　 采用CVD方法，在傳統(tǒng)的以氧化鋅和活性炭為原料制備納/微米氧化鋅陣列方法的基礎上，通過在反應物中添加少量的Zn顆粒，增

4、加ZnO生長過程的生長點和胚核，可獲得大量納/微米尺度的V形和T形ZnO同質結。用掃描電子顯微鏡和高倍光學成像顯微鏡觀察了同質結的生長結構與形貌，分析了ZnO同質結的生長機理。利用ZnO同質結組裝成了納/微米ZnO同質結原型器件，分析了器件的I-V特性。研究結果表明，制備的V形和T形同質結構都表現(xiàn)出了比單根ZnO納米線更明顯的I-V整流特性，相同直徑的T形的同質結要比V形的開啟電壓稍大，直徑小的比直徑大的同質結擁有更大的開啟電壓。這種具

5、有整流特性的ZnO納/微米氧化鋅同質結器件的制備和研究對新型半導體器件的開發(fā)和制造有重要的研究意義。
　　 2.一維鋸齒狀β-Ga2O3納/微米帶的制備及特性研究。
　　 Ga2O3也是寬禁帶半導體，其帶寬達到4.9eV，在減少缺陷的情況下將會在集成電路、光學器件領域有廣泛的應用。論文在反應原料為純度99.99％的氧化鎵粉末，沒有添加任何其它原料和催化劑的條件下，采用簡單的熱蒸發(fā)法，制備了結晶效果好、尺寸均勻的β-Ga2

6、O3納/微米帶。通過由SEM和XRD技術得到的實驗結果和理論分析我們發(fā)現(xiàn)該生長過程為氣-液-固生長機理，通過理論模型的模擬闡述了鋸齒狀形成的原因和生長過程。與其他β-Ga2O3樣品相比，我們制備的鋸齒狀氧化鎵具有高對稱結構，這樣的結構有可能因為對稱軸處的晶格突變而具有獨特的電學特性。論文還探討了制備樣品的光學特性，PL光譜分析結果顯示，其發(fā)光特征峰在492nm附近，理論分析表明，該類β-Ga2O3納/微米帶發(fā)光特征峰的因晶體中存在Ga-