半导体低维纳米材料的制备与表征

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文半导体低维纳米材料的制备与表征摘要近年来，宽带隙半导体材料一GaN一维纳米材料已引起了人们极大的兴趣，这些纳米材料具有许多独特的性能并且在光、电及机械等方面具有极大的应用潜能。本文对GaN和Ti02一维纳米材料的合成、显微结构及物性进行了系统研究。主要结果如下：1、在～两端开口的管式炉中，用简单的氨化法，在1000。C合成出大量高质量的氮化镓纳米线。本文选用氧化镓和氨气为原料，氧化铟为催化剂合成氮化镓纳米线。在相同的实验条件下，氧化镓含量不同时，合成了氮化镓纳米晶须。利用场发射扫描电镜(FES

2、EM)、能谱分析(EDS)、X．Ray衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)及高分辨透射电镜(HRTEM)对试样进行了表征，结果表明：得到的纳米线平直、光滑，其直径在30．50nm范围内，长度可达几十微米。纳米线是具有六方晶系纤锌矿结构的GaN单晶体，且纳米线中缺陷很少，最后对其生长机理进行了讨论。纳米晶须的直径在200nm左右，粗细不均匀，长度从几十纳米到几百纳米不等，表面形貌不规则，多呈层状结构。2、通过金属镓与氨气直接反应，在单晶硅基片表面，以氧化铟作催化剂，在水平管式炉中成功制备出氮化镓纳米线。FESEM、XRD

3、、HRTEM太原理F大学硕士研究生学位论文结果表明：所得的纳米线是具有六方纤锌矿结构的氮化镓晶体，其直径在50．100nm范围内，长度可达100微米，且纳米线表面有些粗糙，存在较多的缺陷。最后对其生长机理进行了探讨。3、采用水热合成法，以市售TiO：粉末和NaOH为原料，成功地制各了Ti02纳米管／纳米线。用XRD、SEM、HRTEM、PL等手段对纳米管饼日米线的物相、微观形貌和结构、光学性能进行了表征，并探讨了其生长机理。结果表明：Ti02纳米管为锐钛矿型，管壁为多层，管外径分布在10．20rim范围内，开口，长度可达几

4、十微米；Ti02纳米管的生长机理符合3。2—1D的生长模型；其紫外吸收光谱和光致发光谱相对于原料粉均呈现出蓝移现象；光致发光谱显示Ti02纳米管在可见光区的发光强度明显增强。得到的TiO：纳米线为锐钛矿型，直径为50rim左右，长度可达几微米。关键词：一维纳米材料，宽带隙半导体，GaN，结构表征II●SYNTHESISANDCHARACTERIZATION0FONEDIN匝NSIONALSEMICONDUCTORⅣ嗡TERIALSABSTRACTRecentlNagreatdealofinterestinwidebandg

5、apsemiconductorofone．dimensionalGaNnanomaterialshasbeenstimulatedbythediscoveryofnovelpropertyandpotentialapplicationinoptical，electricandmechanicalfields．Inthisdisserctation，one-dimensionalGaNnanowiresweresystematicallysynthesizedandinvestigated．Themainresultsare

6、asfollows1．Intubularfumace，highqualityGaNnanowiresweresynthesizedbyammoniationat1000。C．Ga203andNH3wereusedasstartingmaterialstoprepareGaNnanowires．ThechangeinthecontentofGa203resultedinthesynthesisofGaNnanowhiskers．Fieldemissionscanningelectronmicroscope(FESEM)，en

7、ergydispersivex-rayspectroscopy(EDS)，X—raydiffraction(XRD)，highresolutiontransmissionelectronmicroscopy(HRTEM)andselectedareaelectrondiffraction(SAED)wereusedtocharacterizethe——————————————莶堕里三兰塑主婴窒生堂垡笙奎samples·Theresultsindicatedthattheproductsarestraightandsmoot

8、hGaNnanowireswiththediametersrangingfrom30nmto50nmandlengthsuptotensofmicrons-HighqualityGaNnanowireswereobtainedwithhexagonal8tru。tureandfewdislocation