硅基AAO內(nèi)電化學(xué)沉積氧化鋅納米線及其光電性能研究.pdf

1、ZnO是Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體化合物，它在常溫下的禁帶寬度為3.37eV，其激子束縛能為60meV，因而使氧化鋅在室溫短波長(zhǎng)發(fā)光方面具有有利條件，在紫外探測(cè)器、LED、LD等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。一維ZnO納米材料由于表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等性質(zhì)，使其在太陽(yáng)能、傳感器、壓電材料等器件方面具有重要的應(yīng)用。另外，作為半導(dǎo)體材料的Si具有良好的熱傳導(dǎo)性、較低的電阻率等特點(diǎn)在光電子集成方面有額外的優(yōu)勢(shì)。因此，本文將AAO模板轉(zhuǎn)移到P型硅襯底上，并以A

2、AO/Si為輔助模板作為陰極，采用電化學(xué)沉積的方法在p型單晶硅上生長(zhǎng)一層n型ZnO納米線，通過(guò)制備n型ZnO-p型Si異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)，試圖實(shí)現(xiàn)載流子的電致發(fā)光。為探索復(fù)合結(jié)構(gòu)新奇的物理和化學(xué)特性以及在納米器件方面潛在的應(yīng)用前景。
　　 本文以Si基AAO為模板，采用電化學(xué)沉積法制備了ZnO/AAO/Si的復(fù)合結(jié)構(gòu)。并且研究了電解液濃度、沉積時(shí)間、有無(wú)六亞甲基四胺對(duì)化學(xué)沉積體系制備復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)的影響。為進(jìn)一步得到高度有序的ZnO納米

3、線提供參考，得到的結(jié)論如下：
　　 (1)通過(guò)對(duì)AAO/Si氧化條件的研究得出以較慢的蒸發(fā)速率用真空蒸鍍的方法在Si上蒸鍍一層約1μm厚的Al膜。然后對(duì)電解液進(jìn)行8℃恒溫，以0.3M草酸為電解液，40V電壓下，利用二次陽(yáng)極氧化的方法制備高度有序的Si基AAO模板，為制備高度有序的ZnO納米線打下良好的基礎(chǔ)和條件。
　　 (2)以Si基AAO為模板結(jié)合電化學(xué)沉積的方法制備ZnO/AAO/Si的復(fù)合體系。以0.01M Zn(

4、NO3)2·6H2O和0.01M HMT為電解質(zhì)溶液，在80℃的水浴溫度下，-1.5V的恒電位下，制備ZnO納米線。其SEM圖表明ZnO納米線直徑約45nm，長(zhǎng)度為600nm。XRD和拉曼光譜表明ZnO納米線具有六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)。PL光譜表明ZnO/AAO/Si復(fù)合結(jié)構(gòu)在565nm附近有很強(qiáng)的黃綠發(fā)射峰。場(chǎng)發(fā)射測(cè)試結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)的ZnO場(chǎng)增強(qiáng)因子β值為2490，場(chǎng)增強(qiáng)因子很高，具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 (3)以AAO/Si為輔