| 题名 | 准一维Ga(N,P)纳米半导体材料的制备与表征 |
| 作者 | 付鲁堂 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-27 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 丛洪涛 |
| 关键词 | 准一维纳米结构 Ga(N P)半导体 制备 性能 |
| 其他题名 | Synthesis and Characterization of Quasi-One-Dimensional Ga(N,P) Semiconductor Nanomaterials |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | GaN, GaP (Ga(N,P))是重要的III-V族半导体材料，被广泛应用在发光二极管、光电探测器、场效应晶体管、太阳能电池等光电器件上。由于准一维纳米材料具有独特的量子尺寸效应，因此准一维Ga(N,P)纳米材料有望用于构建高性能纳米光电器件。但由于目前对准一维Ga(N,P)纳米材料的生长机理还不十分清楚，因此，准一维Ga(N,P)纳米材料尚不能控制合成，材料的结构-性能关系亟待进一步揭示。本文围绕准一维Ga(N,P)纳米材料的制备与表征展开工作，取得了以下初步成果： 采用化学气相输运和沉积的制备方法，以Ga2O3粉末和红P为原料，水蒸汽为生长促进剂，在900-1000℃和无催化剂的条件下，制备出P掺杂的三角形GaN纳米管。该GaN纳米管长度达几十个微米，其等边三角形截面的边长为0.5-1μm，厚度为几十个纳米，边与边之间的结合不紧密，其轴向生长方向为[0001]，三个侧面的晶面指数为{11-20}，P元素的掺杂量在4.2-6.5at%之间。场发射性能研究表明：P掺杂的三角形GaN纳米管的开启电场仅为2.9V/μm，比P掺杂的GaN纳米线（5.9V/μm）降低了约50%，比不掺杂的GaN纳米线（8.5V/μm）降低了约66%。场发射性能提高的原因主要源于三个方面：P元素的有效掺杂、粗糙的表面形貌和奇异的三角形管状结构。 采用化学气相输运和沉积的制备方法，在过量Ga反应物浓度和920-980℃的条件下，制备出GaP纳米链。GaP纳米链由纳米线串联纳米球组成，其中，纳米线直径为10-100nm；纳米球直径为100nm-10μm。GaP纳米链为单晶闪锌矿结构，生长方向为[111]。可能的生长机制为：首先生长出直径均匀的GaP纳米线；然后Ga液滴吸附在GaP纳米线表面，同时进行润湿过程与化学反应过程；最后形成GaP纳米链。 在化学气相输运和沉积的过程中，采用两步生长法，在950℃的温度下，依次以H2和NH3为反应气体制备出GaPO4-GaN同轴纳米线。XRD、SEM、HRTEM、 SAED和EDS等研究表明：GaPO4-GaN同轴纳米线的平均直径仅为15nm，其芯部为正交晶系的GaPO4晶体，外壳为纤锌矿结构的GaN晶体。 制备得到的GaN纳米管，GaP纳米链和GaPO4-GaN同轴纳米线等准一维Ga(N,P)纳米材料可能具有独特的场发射、电子传输行为和光学特性，因而具有重要的科学研究价值并可望在纳米光电器件等领域得到应用。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 83 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17248]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 付鲁堂. 准一维Ga(N,P)纳米半导体材料的制备与表征[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2009. |
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