電子束誘導(dǎo)氧化鋅量子點(diǎn)的可控生長(zhǎng)與載流子調(diào)制.pdf

1、ZnO是直接帶隙半導(dǎo)體材料，近紫外發(fā)光和透光性質(zhì)使其可被用作光電器件。量子效應(yīng)使得納米尺度的ZnO的禁帶寬度和其粒度、形狀和顯微結(jié)構(gòu)相關(guān)，并直接決定納米ZnO的發(fā)光性能?？梢酝ㄟ^(guò)改變量子點(diǎn)的成分、尺寸和形狀調(diào)控其電子態(tài)密度和載流子性質(zhì)，達(dá)到控制納米尺度ZnO量子點(diǎn)物理化學(xué)性質(zhì)的目的。本文在對(duì)ZnO量子點(diǎn)生長(zhǎng)方法和載流子調(diào)控充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，利用環(huán)境透射電子顯微鏡原位研究穩(wěn)定、尺寸可控的ZnO量子點(diǎn)的生長(zhǎng)條件和生長(zhǎng)機(jī)理，控制量子點(diǎn)內(nèi)氧缺陷

2、濃度，從而調(diào)控載流子和ZnO量子點(diǎn)的能帶性質(zhì)。
　　論文首先研究了ZnO量子點(diǎn)在透射電子顯微鏡中的生長(zhǎng)行為，在控制電子束能流密度和氧分壓的條件參數(shù)下，實(shí)現(xiàn)ZnO量子點(diǎn)的可控生長(zhǎng)。研究表明在直徑約40 nm六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO納米棒的(10(1)0)晶面上，通過(guò)300keV電子束輻照（能流密度1.6×105A/m2，樣品室真空氣壓5×10-4Pa）可控制生長(zhǎng)粒度為5nm左右ZnO量子點(diǎn)。量子點(diǎn)表面由(10(1)0)、(0001)和

3、(000(1))三個(gè)晶面構(gòu)成。高電子束能流密度和高氧分壓可促進(jìn)ZnO量子點(diǎn)生長(zhǎng)，量子點(diǎn)內(nèi)部的氧缺陷可以由輻照電子束的能量和能流密度調(diào)節(jié)。
　　電子能量損失譜測(cè)試分析表明ZnO量子點(diǎn)內(nèi)氧原子含量可達(dá)55％，富含空穴載流子。第一性原理計(jì)算也表明，在這種條件下氧間隙原子可以穩(wěn)定存在于量子點(diǎn)中。電子全息測(cè)量分析表明ZnO量子點(diǎn)與ZnO基體納米棒存在約0.5V的勢(shì)壘。原位電學(xué)測(cè)試結(jié)果表明電流從ZnO量子點(diǎn)單向流入納米棒，原位光電測(cè)試結(jié)果表明