鎵基半導體材料的二次轉(zhuǎn)化法制備與表征.pdf

1、鎵基半導體材料因其獨特的物理和化學性能在光電子器件、氣敏材料、催化劑、傳感器以及熒光粉等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景;除化學成分外，樣品形貌、尺寸等因素也對鎵基半導體材料的性能也有一定影響;因此，在鎵基半導體的制備和研究方面，樣品形貌、尺寸的可控性，生長和轉(zhuǎn)化機理，以及形貌、尺寸與產(chǎn)物性能之間的關(guān)系成為當前研究的幾個熱點。本文以水熱法制備了不同形貌和尺寸的前驅(qū)體，并分析了其生長機理，然后以二次轉(zhuǎn)化法制備了不同成分、形貌、尺寸和性能的鎵基半導體

2、材料。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)以Ga(NO3)3溶液、NaOH溶液和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為前驅(qū)物，用水熱法制備了不同尺寸的棒狀和顆粒狀GaOOH前驅(qū)體，研究了前驅(qū)液濃度、前驅(qū)液pH值、反應(yīng)溫度和PVP對樣品形貌、尺寸及結(jié)晶度的影響;實驗結(jié)果表明前驅(qū)液pH值對樣品形貌、尺寸和結(jié)晶度具有顯著的調(diào)控作用;提出了以前驅(qū)液pH值為基礎(chǔ)的GaOOH生長和演變機理，并在此基礎(chǔ)上進一步討論了前驅(qū)液濃度和反應(yīng)溫度對GaOOH前驅(qū)體狀態(tài)

3、的影響。
　　 (2)將優(yōu)選的三種GaOOH前驅(qū)體采用空氣氣氛中煅燒的二次轉(zhuǎn)化法分別制備了α-Ga2O3和β-Ga2O3半導體材料;煅燒后的產(chǎn)物表現(xiàn)出良好的形貌繼承性及不同程度的“脫水效應(yīng)”;前驅(qū)體不同時煅燒制備的樣品具有不同Ga∶O原子比、結(jié)晶度和光致發(fā)光性能(PL);文中結(jié)合前驅(qū)體狀態(tài)分析了前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化性能，并對樣品的PL性能進行了對比分析。
　　 (3)將優(yōu)選的三種GaOOH前驅(qū)體采用氨化二次轉(zhuǎn)化法分別制備了具有不

4、同形貌、結(jié)晶度和PL性能的GaN半導體材料，分析了其轉(zhuǎn)化性能和過程，并對GaN的PL性能進行了對比分析。
　　 (4)以微波水熱法快速制備了不同形貌、尺寸和結(jié)晶度的GaOOH前驅(qū)體并對參數(shù)進行了優(yōu)化;隨后制備了不同Dy3+摻雜量的GaOOH∶Dy3+前驅(qū)體，并在空氣中煅燒制備了具有不同發(fā)射強度和藍光/黃光發(fā)射強度比值的β-Ga2O3∶Dy3+熒光粉，對β-Ga2O3∶Dy3+樣品的PL機理以及Dy3+在GaOOH∶Dy3+和β-