GaN納米線的制備及納米管特性研究.pdf

1、氮化鎵(GaN)是一種性能非常優(yōu)異的寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)，且熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能好，在光電子和微電子器件等方面具有廣泛的應(yīng)用，GaN納米材料和塊體材料相比具有更優(yōu)異的特性。場發(fā)射作為一類獨(dú)特的電子發(fā)射方法，近年來備受關(guān)注，GaN半導(dǎo)體電子親和勢(shì)小(3.3eV)，而且物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，有較高的熔點(diǎn)(1500℃)，是一種很有前途的場發(fā)射陰極材料，本論文主要研究了用CVD法制備GaN納米線的工藝;對(duì)單晶GaN納米

2、管進(jìn)行了理論研究。
　　在實(shí)驗(yàn)上，首先研究了在Si襯底上鎳納米催化劑顆粒的制備，在Si襯底上成功制備了大小均勻，且均勻分布的鎳納米催化劑顆粒;然后，研究用鎳催化化學(xué)氣相沉積(CVD)制備GaN納米線，得到了用鎳催化化學(xué)氣相沉積(CVD)制備GaN納米線的最佳工藝條件;用X射線衍射、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行表征，用場發(fā)射測(cè)試儀對(duì)樣品進(jìn)行了場發(fā)射特性測(cè)試，結(jié)果表明:合成的氮化鎵納米線為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，直徑在50-100

3、 nm，長度為幾微米，場發(fā)射特性與納米線表面粗糙度和線密度有關(guān)。
　　在理論上，我們采用密度泛函理論(DFT)與非平衡格林函數(shù)(NEGF)研究了內(nèi)徑為0.92nm，壁厚為0.08 nm，0.26 nm和0.54 nm的飽和單晶GaN納米管的電子結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)性質(zhì)。結(jié)果表明:(1)飽和單晶GaN納米管都是直接帶隙，并且能隙隨著壁厚的增加而降低;(2)用兩極體系模型計(jì)算了電子態(tài)密度和電子透射譜，得出電子態(tài)密度和電子透射譜均有脈沖型尖峰，且