gan和zno的自组织生长行为研究及其器件应用

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1、中文图书分类号：TN4密级：公开UDC：38学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：GaN和ZnO的自组织生长行为研究及其器件应用论文作者：薛晓玮学科：电子科学与技术指导教师：高志远论文提交日期：2017年4月UDC：38学校代码：10005中文图书分类号：TN4学号：S201402026密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：Ga：N和ZnO的自组织生长行为研究及其器件应用英文题目：SE：LF-ORGANIZATIONGROWTHBEHAVIORSTUDYOFGaNA

2、NDZnOANDITSDEVICEAPPLICATION论文作者：薛晓玮学科专业：电子科学与技术研究方向：微电子学与固体电子学申请学位：工学硕士指导教师：高志远讲师所在单位：微电子学院答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已

3、在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：薛晓玮日期：2017年5月22日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：薛晓玮日期：2017年5月22日导师签名：高志远日期：2017年5月22日北京工业大学工学硕士学位论文摘要本论文以较为普适的自组织理论为指导，研究了GaN和ZnO的自组织生长，解决了GaN生长机理中

4、一些悬而未决的问题，对ZnO纳米线自组织生长的本质有了更深入的认识，并应用到了实际紫外探测器器件性能的提高和新器件结构的设计。本文取得的主要结果如下：1、根据经典热力学理论，GaN的表面坑由螺位错形成，但理论预测的坑的尺寸远小于实验中观测的。由耗散结构的局部平衡假设，系统越接近平衡生长，保持相同局部平衡状态的范围越大，表面坑越小。若系统开始离开平衡，局部平衡范围相对于螺位错螺旋中心和边缘而言太小，两者不能处于相同的平衡状态，当位错核心的中心曲率达到临界值1/r0时，螺旋边缘的加速速率曲率不会降到零，因此，坑将继续扩

5、大形成大尺寸的表面坑。当系统远离平衡时，将会形成GaN的纳米线阵列。2、同为GaN基材料，仅生长方向不同，c面GaN表面坑被认为是由螺位错形成，而a面GaN表面坑被认为是由成核岛的合并形成。而我们的实验发现，在a面GaN上也存在由螺位错形成的表面坑，不仅如此，由全螺位错形成的坑的尺寸大于由不全的具有螺型分量的位错形成的表面坑的尺寸。因此，不同极性面，其表面坑的形成机理是相同的。3、通过对ZnO纳米线水热法生长演化过程的观察，我们发现协同学描述的自组织规律。新序得以形成的本质是生长基元对溶质资源的竞争。较大尺寸的成核

6、点更易于长大，而小核更易于消失，因此，大的成核点构成序参量，会役使其他小的成核点子系统按照它的模式进行，成为这一过程的伺服机制。浓度的变化实验进一步给出了资源竞争的出现和消失过程，没有竞争，就没有序参量，也就没有非线性相互作用，最终无法产生有序结构。它们之间的关系是环环相扣，缺一不可的。4、依据ZnO纳米线自组织生长的协同学原理，我们实现了增益可定制的纳米线阵列紫外探测器。通过调控电极、种子层厚度、生长浓度、时间之间的匹配，使生长的纳米线形态规则，得到电极两侧纳米线桥接紫外探测器件。归根结底，定制纳米线阵列紫外探测

7、器增益方法的关键是在给定条件下寻找合适的生长溶液浓度值，使生长始终处于资源竞争的状态中。－I－北京工业大学工学硕士学位论文5、通过对比不同晶向的GaN基表面上生长的ZnO纳米线，我们发现极性是ZnO纳米线自组织生长的必要因素，GaN表面的缺陷为自组织生长提供了成核点，同时，表面的起伏也极大的影响了纳米线的密度和取向。据此，我们提出了栅上长有斜向ZnO纳米线的半极性AlxGa1-xN/GaN异质结HEMT紫外探测器，通过纳米线对紫外光的响应调制2DEG，提高探测器的灵敏度和响应速度。关键词：GaN表面坑；局部平衡态；

8、ZnO纳米线；协同理论；耗散结构－II－北京工业大学工学硕士学位论文AbstractTheself-organizationgrowthbehaviorofGaNandZnOwerestidedbasedonamoregeneralself-organizationtheory.SomeofthecontraditionsabouttheGaNgrowthm