gan和zno半导体化合物的合成与表征

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文GaN和Zn0半导体化合物的合成与表征摘要半导体纳米材料所具有的各种量子效应和其独特的性质，使其在未来的各种光、电、机械等功能器件中有着广阔的应用前景。用半导体材料制成的纳米线和碳纳米管等一维纳米材料因其具有独特的光学、电学性能，可以作为理想的纳米尺度电子和光学器件，因此半导体低维材料的研究引起了人们极大的兴趣。GaN和ZnO在半导体材料的研究中占有重要地位，两者在光学及光电化学方面都有着很优异的性能及广泛的应用。本论文主要以这些半导体材料为研究对象，使用较为简便的工艺

2、流程和反应系统对这些材料的低维纳米结构进行合成。通过XRD、FESEM、HRTEM、EDS和PL谱等测试手段对样品进行了超微结构、物性及光学性能等特性的表征，对各种生长条件下不同材料的生长机理进行深入的分析和探讨。通过测试结果，不断优化制备工艺，提高产品性能。以我们用Ga203作为镓源，氨气作为氮源，利用氨化反应法，无任何催化剂的条件下在Si衬底上合成了GaN纳米线。纳米线平直光滑，直径在5-20nm，长度大于30um，单根纳米线直径均匀。HRTEM分析表明：纳米线以VS机理生长，生长方向为[oou

3、晶向；纳米线表面光滑没太原理工大学硕士研究生学位论文有氧化物外壁，纯度较高。PL谱表明纳米线有较好的光学质量，内部缺陷较少。使用相同的方法，以Pt为催化剂，在Si衬底上合成了大量弯曲的GaN纳米线，直径为20—30nm，单根纳米线有许多畴壁组成。纳米线以VLS机理长大。此外，使用该法，在不同的衬底上合成了形貌各异的多种GaN纳米结构。以ZnO粉和石墨粉为原料，用碳热还原法，获得了分区生长的ZnO晶体。研究表明，分区生长的ZnO晶体具有不同的微观形貌特征，它们都是单一的六方纤锌矿ZnO相。浅黄色产物主

4、要为四足和两足状晶须形貌，晶须的直径大约为200nm左右，其生长机理为VS机理，针状部分以塔状方式生长。白色产物为单一的纳米片形貌，片的厚度为十几个纳米。用简单的水热法在没有使用任何表面活性剂的条件下，合成了外覆ZnO非晶层的均匀尺寸的ZnO纳米棒。棒的直径为20．t00nm，长度为3-59m。单个ZnO纳米棒的生长方向为[0001]晶向。合成的ZnO纳米棒具有较好的光学性能，外覆非晶层通过改善表面结构提高了其光学性能。关键词：半导体，氮化镓，氧化锌，纳米线，四足晶须，六方纤锌矿结构，、·1太原理工

5、大学硕士研究生学位论文SYNTHESISANDCHARACTERIZATl0N0FGANANDZNOSEMICONDUCTORC0Ⅳ【POUNDSABSTRACTNanostructuressemiconductormaterialshavewideapplicationprospectinoptoelectronic，electronicandmechanicalfunctionaldevicesduetotheirquantumeffectsanduniqueproperties．Oned，im

6、ensionalsemiconductornanomaterialssuchasnanowiresandnanotubeshaverecentlyattractedagreatdealofattentionasidealmaterialsfornanoscaleelectronicsandoptoelectronicsduetotheiruniqueopticalandelectricalpropertiesGaNandZnOhavebeentakingtheimportant，roleinther

7、esearchofsemiconductormaterials．Theyhaveuniquepropertiesandwideapplicationinopticalandoptoelectronicchemistry．Inthispaper，thetwosemiconductormaterialswereintensivelyinvestigatedandtheirlowdimensionalnanostructuresweresynthesizedbysimpletechnologicalpro

8、cessandreactionsystems．X—raydiffraction(xatD)，fieldemissionscanning+electronmicroscopy(FESEM)，high—resolutiontransmission(I-toTeM)，electron111diffractionspectnma(EDS)andphotoluminescence(PL)spectrumwereusedtocharacterizethephase，microst