一維納米ZnO半導(dǎo)體材料的摻雜及器件制備.pdf

1、采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法，以高純ZnO和活性碳混合粉末為原料，分別以Mg和N為摻雜元素，在Si(111)襯底上制備了不同摻雜濃度的取向ZnO納米線陣列。用X射線衍射儀(XRD)，掃描電鏡(SEM)，能量色散X射線分析(EDAX)，拉曼光譜，透射電鏡(TEM)及熒光光譜分析儀(PL)對(duì)樣品的晶體結(jié)構(gòu)，形貌、成分組成和光致發(fā)光特性等進(jìn)行了分析。用霍爾效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試了不同配比樣品的載流子濃度。
　　 以Mg為摻雜元素制備Zn1-

2、xMgxO納米線陣列。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Zn1-xMgxO納米線陣列中Mg原子相對(duì)Zn原子摩爾比X值較小時(shí)(X<0.29)，XRD衍射譜中只有ZnO晶體標(biāo)準(zhǔn)衍射峰，沒(méi)有MgO晶體衍射峰，說(shuō)明此時(shí)制備的Zn1-xMgxO納米線樣品品格結(jié)構(gòu)以ZnO纖鋅礦結(jié)構(gòu)為主，Mg原子只是作為替位或填隙原子分布在ZnO晶體中。但當(dāng)樣品中X>0.53時(shí)，ZnO與MgO的特征衍射峰同時(shí)出現(xiàn)在樣品的衍射譜圖中，說(shuō)明隨原料中Mg原子摩爾比的增加，制備的Zn1-xMgxO

3、納米陣列樣品中ZnO纖鋅礦結(jié)構(gòu)與MgO巖鹽結(jié)構(gòu)將同時(shí)存在，樣品呈現(xiàn)多晶體結(jié)構(gòu)形式。實(shí)驗(yàn)還對(duì)比了制備的純ZnO與不同配比的Zn1-xMgxO納米線陣列的PL光譜和載流子濃度，發(fā)現(xiàn)隨Mg含量的增加，Zn1-xMgxO陣列紫光發(fā)光峰出現(xiàn)了較明顯的藍(lán)移現(xiàn)象，同時(shí)，測(cè)試結(jié)果也表明，隨Mg含量的增加，Zn1-xMgxO陣列的紫光(376nm)和綠光峰(535nm)發(fā)光強(qiáng)度都有所減弱，樣品的載流子濃度也隨之下降。
　　 在以N為摻雜元素制備的

4、ZnO：N納米線陣列中，N原子作為填隙原子確實(shí)摻雜進(jìn)入ZnO晶體的晶體結(jié)構(gòu)中，并且隨著反應(yīng)中NH3氣體流量的增加，摻雜到ZnO：N晶體中的N原子逐漸增多。XRD測(cè)試結(jié)果顯示，隨著N原子摻雜含量的增加，ZnO：N晶體的(002)易生長(zhǎng)面減少。摻雜后的ZnO：N晶體仍為ZnO纖鋅礦結(jié)構(gòu)，未產(chǎn)生相分離。掃描電鏡顯示，NH3氣體在ZnO：N晶體的生長(zhǎng)過(guò)程中影響了產(chǎn)物的表明形貌。最后，實(shí)驗(yàn)采用兩步法，制備了一維納、微米尺度的ZnO：N/ZnO結(jié)構(gòu)