SiC、GaN半導(dǎo)體納米材料及陣列的合成、性能與機(jī)理研究.pdf

1、近年來寬帶隙半導(dǎo)體SiC、GaN和Ga<,2>O<,3>準(zhǔn)一維納米材料已引起了人們極大的興趣,這些納米材料具有許多獨(dú)特的性能并且在光、電及機(jī)械等方面具有極大的應(yīng)用潛能.該文對這些準(zhǔn)一維納米材料的合成、顯微結(jié)構(gòu)及物性進(jìn)行了系統(tǒng)研究.主要結(jié)果如下:于自制石墨反應(yīng)室中,用簡單的氣相化學(xué)反應(yīng)法,在無空間限制和較低的溫度下,合成出大量的高質(zhì)量不帶和帶有非晶SiO<,2>包覆層的β-SiC納米線.結(jié)果分析表明:不帶包覆層和帶有包覆層的芯部的納米線均

2、為立方結(jié)構(gòu)β-SiC單晶,而外包覆層為非晶SiO<,2>.兩種結(jié)構(gòu)中的β-SiC納米線的軸線方向均為<111>方向.對上述兩種不同納米結(jié)構(gòu),分別提出了兩種可能的生長機(jī)理.拉曼和熒光光譜分析表明:兩種納米結(jié)構(gòu)均顯示出了不同于以前觀察的塊體β-SiC材料的獨(dú)特性能.用簡單的氣相化學(xué)反應(yīng)法,在1230℃條件下,于多孔陽極Al<,2>O<,3>薄膜上合成出大面積高度定向的β-SiC納米線陣列.用簡單氣相化學(xué)反應(yīng)法,于自制石墨反應(yīng)室中,在無空間限

3、制和較低溫度下,合成出大面積新型二維半導(dǎo)體SiC納米線網(wǎng).通過使用金屬鎵與氨氣反應(yīng)的方法,在單晶氧化鎂基片上用金屬銀作催化劑,合成出GaN納米環(huán)、納米帶和納米線.通過金屬鎵與氨氣反應(yīng),在經(jīng)化學(xué)刻蝕后的MgO單晶基片表面,以金作催化劑制備出規(guī)則排列的GaN納米棒陣列.FE-SEM,EDX,XRD,SAED和HRTEM結(jié)果表明:規(guī)則排列的納米棒是具有六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)的GaN單晶體,并且從底部到頂部具有塔形形貌,這一現(xiàn)象與理論推導(dǎo)結(jié)果一致.

4、我們認(rèn)為MgO單晶基片上形成的規(guī)則排列的帶有臺階的四方形刻蝕坑及不連續(xù)的Au膜對形成規(guī)則排列的GaN納米棒陣列起飛著非常重要的作用.用化學(xué)氣相沉積法,在經(jīng)過特殊處理的MgO單晶基片上成功地合成出一種新形態(tài)的GaN低維納米材料——GaN納米鑷子.結(jié)果分析表明:納米鑷子是由底部的一根納米棒和上部的兩根納米針組成,并且納米鑷子是具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)的GaN.光致發(fā)光譜研究表明,GaN納米鑷子在藍(lán)帶區(qū)有一個很強(qiáng)的發(fā)光峰,與文獻(xiàn)報(bào)道的立方GaN薄膜的光