掺杂ⅱⅵ族半导体纳米结构的合成、物性及器件的研究

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1、掺杂Ⅱ一Ⅵ族半导体纳米结构的合成、物性及器件的研究摘要准一维纳米材料，主要包括纳米线／棒、纳米管、纳米带、纳米同轴电缆，异质结和超晶格纳米线等。在这些材料中，Ⅱ一Ⅵ族的一维纳米材料是人们重点的研究对象。尽管一维II一Ⅵ族纳米材料在其制备、形貌控制及结构等方面的研究已经趋于成熟，但是在物理性质方面，尤其是掺杂引起的纳米线的物理性质发生的变化却研究的很少。本论文的第一部分主要是制备In掺杂ZnO纳米线，第二部分主要是用我们制备出来的In掺杂ZnO纳米线作为原材料来组装成纳米场效应晶体管(FET)，研究掺杂引起的纳米线

2、的电学性质以及场效应晶体管的性质，第三部分主要是研究Mn掺杂ZnS纳米线引起的ZnS纳米线的发光的变化。主要研究工作及结果如下：1．自组装In掺杂ZnO纳米线的制备、生长机制以及室温发光性能的研究准一维纳米材料的掺杂对其实际应用具有重要意义。In元素被认为是一种增强氧化锌光电子性能的最有效的元素。我们利用热蒸发方法在高温下首次合成出鱼骨状和梳状的In掺杂ZnO纳米结构，并研究了这两种纳米结构的生长机制。通过室温光致发光图谱我们可以看出产物的发光峰的半高宽很小，峰位在385纳米附近。通过室温下阴极射线发光(CL)的

3、研究我们可以看到产物的两种纳米结构的CL发光的区别。我们的研究为准一维纳米材料的掺杂提供了一种有效的途径。2．In掺杂ZnO纳米线的场效应晶体管(FET)器件的研究在纳米器件中，场效应晶体管(FET)是一种被研究最为广泛的器件，因为他不仅基于电子器件而且显示出了很广泛的应用。我们以制备好的In掺杂ZnO纳米线作为原材料制备场效应晶体管。在本文中我们详细介绍了FET器件的制备过程。并且研究了单根纳米线的电学性质以及加载门电压后，门电压对源极漏极之间的电压的控制作用。研究表明ZnO：In纳米线在大气氛围内的电阻率是4

4、．79(2-mm，电子迁移率被估算是9．2cm2／V·S，载流子的浓度约等于2．1×108cm～。我们的结果显示了氧化锌掺杂In纳米线是一种在纳米电子器件领域很有前途的材料。3．锰掺杂硫化锌多晶纳米线的合成与光学性质通过简单的热蒸发方法成功地合成了Mn掺杂ZnS多晶纳米线。纳米线的生长过程是基于气一固生长机制。用扫面电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能量弥散X射线衍射仪(EDS)和光致发光光谱(PL)等测试手段对制得产物的形貌、微观结构和光学性能进行了研究。研究表明在衬底的高温区和低温区具有两种不同半径的纳米线

5、(分别是50和600纳米)。由于锰离子的掺杂引起了室温下的光致发光(PL)峰在600纳米处产生了一个新的峰位，这个峰位是由于锰离子的4Tl(4G)—6Al(6S)fl匕船的跃迁引起的。比较两个温区下的室温PL谱我们发现由于尺寸效应使得低温区的纳米线相对于高温区的纳米线产生了红移。我们的研究为准一维纳米材料的掺杂引起的性质发生的变化提供了一种可行的途径。关键词：In掺杂ZnO纳米线；梳状纳米线；鱼骨状纳米线；场效应晶体管；源极；漏极；锰掺杂硫化锌；多晶纳米线。Vapor-phaseSynthesis，Propert

6、iesandDeviceofDopen11·ⅥSemiconductorNanomaterialsAbstractQuasi-onedimensional(1D)nanomaterials，includingnanowires(rods)，nanotubes，nanobelts，nanocables，heterojunctionandsuperlaticenanowires，areidealsystemsforinvestigatingthedependenceofelectricaltransport，opti

7、calproperties，magneticproperties，andmechanicalpropertiesonsizeanddimensionality．II一ⅥisoneofthemostimportammaterialsinIDnanomaterials．Thoughtheresearchof1DII-VInanomaterialsalreadyhasbeengotconsiderableprogressesincontrollingsynthesisof1Dnanomaterialswithdesir

8、edmorphologies，components，andstructures，itstillremainsasignificantchallengetOstudythepropertyof1Dnanomaterials，especiallyinthedopennanomaterials．Focusingontheresearchofthepropertyofdopens