Cu摻雜及Cu-N共摻雜ZnO納米材料的制備、性能以及器件研究.pdf

1、Cu摻雜的一維納米氧化鋅(ZnO)材料由于其在光學(xué)、電學(xué)及磁學(xué)等多個(gè)方面均具有獨(dú)特的性質(zhì)，尤其在光電器件及自旋電子學(xué)器件領(lǐng)域具有重大應(yīng)用潛力，受到了研究者們的廣泛關(guān)注。此外通過(guò)適當(dāng)?shù)墓矒诫s的方法可以有效的調(diào)節(jié)材料的性能。本文采用電化學(xué)沉積法(ECD)及化學(xué)氣相傳輸(CVT)結(jié)合擴(kuò)散的方法制備了ZnO以及ZnO∶ Cu納米棒（線(xiàn)）陣列，并在此基礎(chǔ)上制備了基于單根納米線(xiàn)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，以及采用退火技術(shù)制備了Cu-N共摻的ZnO納米

2、棒陣列，系統(tǒng)的研究了其光學(xué)、電學(xué)及磁學(xué)性能，此外對(duì)Cu摻雜ZnO中磁性的起源做了初步探討。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.通過(guò)優(yōu)化生長(zhǎng)條件，采用電化學(xué)沉積法制備了晶體質(zhì)量良好的ZnO及ZnO∶ Cu的納米棒陣列，研究了在不同溫度下退火對(duì)其光學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)在300℃退火后其晶體質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)，缺陷最少;此外研究了不同Cu摻雜濃度下的磁學(xué)性能，在所有摻雜樣品中我們都觀(guān)察到了明顯的室溫鐵磁性，并發(fā)現(xiàn)隨摻雜濃度的提高室溫鐵磁

3、性有減弱趨勢(shì)。
　　2.在電化學(xué)沉積法制備的ZnO∶ Cu納米棒陣列的基礎(chǔ)上采用在氮源氣氛下退火的方法制備了Cu-N共摻雜的ZnO納米棒陣列，確定了N的摻入，并研究了其磁學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)共摻雜樣品的室溫鐵磁性相對(duì)于Cu單摻樣品有顯著提高。
　　3.采用化學(xué)氣相傳輸結(jié)合擴(kuò)散退火的方法制備了ZnO∶ Cu納米線(xiàn)陣列，發(fā)現(xiàn)在低真空環(huán)境下擴(kuò)散并在A(yíng)r氣氛中退火的方法更有利于實(shí)現(xiàn)在ZnO體系中進(jìn)行Cu的有效摻雜并不引入第二相，研究了后續(xù)退

4、火對(duì)其光學(xué)、磁學(xué)性能的影響，結(jié)合電子自旋共振測(cè)試發(fā)現(xiàn)樣品中除Cuzn缺陷外，還有大量Vo和Zni出現(xiàn)。
　　4.制備了基于單根納米線(xiàn)的FET器件，研究了其電學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)該法制備的納米線(xiàn)為n型導(dǎo)電，但電子濃度較低，且隨著Cu摻雜濃度的提高，有p型轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，此外發(fā)現(xiàn)了明顯的光響應(yīng)效應(yīng)。
　　5.對(duì)ZnO∶ Cu納米線(xiàn)中鐵磁性的來(lái)源進(jìn)行了初步探討，認(rèn)為其主要與樣品中發(fā)現(xiàn)的Vo、Zni和處于不同價(jià)態(tài)的Cuzn缺陷有關(guān)，認(rèn)為其可能是