不同氨化條件對GaN納米線形貌及晶向影響研究.pdf

1、GaN是一種直接寬帶隙半導(dǎo)體材料,其禁帶寬度為3.4 eV,有穩(wěn)定的化學(xué)和物理性質(zhì),被應(yīng)用在LED、激光二極管和紫外探測器及高功率器件。GaN材料功函數(shù)為4.1 eV及電子親和勢為2.7-3.3 eV,并且具有高熱導(dǎo)率等特點(diǎn),一維GaN納米材料又具有大的長徑比,使其在場發(fā)射應(yīng)用方面具有很大的應(yīng)用潛能。
　　本論文闡述了GaN納米線的晶體結(jié)構(gòu),研究了Ni催化CVD法合成GaN納米線時,氨化溫度、氨化時間、以及氨氣流量對GaN納米線形

2、貌及晶向的影響,得到的主要結(jié)論包括:
　　第一、隨著氨化溫度變高,導(dǎo)致GaN分子快速堆積,GaN在Si襯底上的納米線密度增加;氨化溫度越高,Si襯底的Ni催化劑顆粒越容易發(fā)生聚集,從而越容易生長直徑大的GaN納米線;不同氨化溫度對GaN納米線的生長晶向會產(chǎn)生一定的影響,是由于生長面的活性在不同氨化溫度條件下不一致所導(dǎo)致的。
　　第二,隨著氨化時間的增加,GaN納米線在Si襯底的面密度會相對增加,同時,GaN納米線在生長的過程

3、中會繼續(xù)吸附堆積GaN分子,從而也會使納米線直徑增加,容易生長成GaN納米棒。在氨化溫度1050溫度℃,氨氣流量設(shè)置為250sccm,設(shè)置氨化時間分別為15min、20min、30min條件下制得的樣品XRD衍射圖譜衍射峰值變化不大,主要都沿(100)、(002)、(101)三個晶向生長,其中可能沿(101)晶向擇優(yōu)生長。因此,氨化時間不會對GaN納米線的晶向產(chǎn)生很大影響。
　　第三,隨著氨氣流量增加,GaN納米線在Si襯底的面密

4、度也會相對增加,同時,氨氣流量越大,生長過程中有更多的Ga源和N源參與反應(yīng),從而使納米線直徑增加。另外,隨著氨氣流量變大,GaN納米線表面形貌也會隨著發(fā)生變化。根據(jù)在氨化溫度為1050℃,氨化時間為20min,設(shè)置氨氣流量分別為150sccm、250sccm、350sccm條件下制得樣品XRD衍射圖譜表明,三個樣品主要都是沿(100)、(002)、(101)三個晶向生長,其中可能沿(101)晶向擇優(yōu)生長。氨氣流量相對較小時,GaN納米線