GaAs基纳米结构的表面修饰及性质研究

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1、学号：S15010031硕士学位(毕业)论文GaAs基纳米结构的表面修饰及性质研究研究生姓名：容天宇学科、专业：物理学二○一八年四月分类号：O472密级：可公开UDC：编号：GaAs基纳米结构的表面修饰及性质研究SURFACEMODIFICATIONANDPROPERTIESOFGaAs-BASEDNANOSTRUCTURE学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：物理学（070200）研究方向：纳米材料与低维物理申请学位级别：硕士指导教师：王晓华房丹研究生：容天宇论文起

2、止时间：2016.10—2018.04摘要本论文主要围绕GaAs基纳米结构的表面态特性和表面修饰方法展开了相关的研究工作。使用硫钝化和表面制备Sb2S3纳米颗粒这两种方式对GaAs基纳米结构进行了表面修饰，有效改善了GaAs基纳米结构的表面态，并且增强了GaAs基纳米结构的发光性能。通过室温光致发光(PL)测试和低温PL测试，得到表面修饰前后GaAs基纳米结构光学性质变化的规律。为今后以GaAs基纳米结构为基础的半导体激光器提供了基础材料和技术支持。论文主要包括以下三个部分：(1)使用(NH4)

3、2S溶液对GaAs薄膜进行硫钝化，通过室温PL测试和低温(10K)PL测试，发现样品的最佳钝化时间为25分钟，此时发光强度增强了14倍；从归一化PL谱中可以看到，硫钝化没有改变样品的发光机制。在变激发功率PL测试和变温PL测试中，发现两个不同发光机制的峰位，使用公式对PL光谱的谱线进行拟合后，确认了1.492eV峰位的发光机制为带-受主能级跃迁(B-A)，1.512eV峰位的发光机制为自由激子(FE)发光。(2)使用化学浴沉积(CBD)方法在GaAs薄膜表面制备了Sb2S3纳米颗粒。通过紫外-可

4、见吸收光谱(UV-VIS)测试，可知Sb2S3纳米颗粒的光学带隙为1.67eV。通过变激发功率PL测试和变温PL测试发现，制备Sb2S3纳米颗粒的样品在1.481eV处，出现类似束缚激子(BE)的发光峰位。但是该峰位的发光强度较低，不宜观察，因此在更细微的GaAs纳米线结构上再次进行实验。(3)通过分子束外延(MBE)技术生长了GaAs纳米线，对其进行了扫描电子显微镜(SEM)测试和PL测试。然后使用CBD方法在GaAs纳米线上制备Sb2S3纳米颗粒。通过变激发功率PL测试和变温PL测试，证明了

5、在GaAs纳米线上制备Sb2S3纳米颗粒确实会引入束缚态，束缚激子的发光峰位于1.471eV处，并且束缚能会随着Sb2S3纳米颗粒生长周期的增加而增大。当生长20周期Sb2S3纳米颗粒时，束缚能为10meV。关键词：GaAs纳米结构硫钝化Sb2S3光致发光IABSTRACTInthispaper,wefocusesonthesurfaceprepertiesandsurfacemodificationoftheGaAs-basednanostructures.Thetwomethodsofsul

6、furpassivationandsurfacepreparationofSb2S3nanoparticleshavebeenusedforsurfacemodificationofthe-GaAsbasednanostructures,whicheffectivelydecreasethesurfacestatedensityandincreasethephotoluminscence(PL)intensityoftheGaAs-basednanostructures.Theopticalpr

7、opertieswasinvestigatedbyusingPL.TheemissionmechanismwasdiscussedthroughperformingandanalyzingthetemperaturedependentandexcitationpowerdependentPL.ProvidingbasicmaterialsandtechnicalsupportforGaAsbasednanostructuredsemiconductorlasersTheprimaryconten

8、tofthepaperisasfollows:(1)GaAsfilmswaspassivatedwith(NH4)2Ssolution.ThePLintensityofGaAsaftersulfurpassivatedfor25min,whichincreasedbyafactorof14atroomtemperature.AndthesulfurpassivationdoesnotchangedtheemissionmechanismofGaAsfilms.Withthetemperature