氮化硼纳米带的制备及其电学特性测试.pdf

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1、硕士学位论文氮化硼纳米带的制备及其电学特性测试PREPARATIONANDELECTRICALCHARACTERISTICOFBORONNITRIDENANORIBBONS周万勇哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TB321学校代码：10213国际图书分类号：577密级：公开工程硕士学位论文氮化硼纳米带的制备及其电学特性测试硕士研究生：周万勇导师：李玲副教授申请学位：工程硕士学科：集成电路工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB321U.D.C:577Dissertationf

2、ortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONANDELECTRICALCHARACTERISTICOFBORONNITRIDENANORIBBONSCandidate：ZhouWanyongSupervisor：Prof.LiLingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ICEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Ins

3、titution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要氮化硼纳米带（BoronNitrideNanoribbon）是超薄的二维III-V族纳米材料。根据边缘态的手性分类，BNNR可分为锯齿型纳米带和扶手椅型纳米带。第一性原理计算表明，锯齿型BNNR的带隙与纳米带宽度有关，并且可以通过外部电场和不同程度的边缘氢化来调节。尽管块状六方氮化硼（HexagonalBoronNitride）晶体是电绝缘的，但是BNNR可以通过边缘氢化，氟化和氧官能团化制成半金属的导电特性。因此，BNNR对于纳米级电子，自旋电子，

4、光电子等应用具有十分广泛的意义，所有这些应用都需要大量高质量的BNNR。然而，BNNR的合成相当具有挑战性，目前BNNR的产量很低。基于以上的问题，本课题进行了以下几个方面的研究：1）碱金属催化剂裂解改进方法制备BNNR；2）对BNNR特征尺寸的可控生长条件进行研究3）制备BNNR的测试电极，并且进行相应的电学特性测试及分析。采用碱金属催化剂硝酸锂，降低反应所需要的活化能，增强催化作用，采用简单的实验步骤，可以高效制备出高纯的BNNR。分析各种实验条件，探究了催化剂浓度，反应温度，气流量大小，反应时间这四个条件；在催化剂浓度范围为1mol/L到2mol/

5、L之间，制备的BNNR产量最高；反应温度越高，制备的BNNR的长宽比越大；气流量越大，杂质浓度越小；反应时间越长，制备的BNNR厚度越薄。利用光刻以及磁控溅射的方法可以制备出电极宽度20微米，电极间隙2微米的叉指电极结构；分析电学特性测试结果发现，BNNR表现出良好的电学特性，相比于氮化硼纳米管（BoronNitrideNanotube）的禁带宽度为5.5eV，导电特性要好一些；多根BNNR的电学特性受到其本身长宽比的影响，并且长宽比越大，电学特性越好；单根BNNR的电学特性表现出库仑阻塞的作用。关键词：氮化硼；纳米带；碱金属催化剂；长宽比；库仑阻塞；I

6、哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractTheboronnitridenanoribbon(BoronNitrideNanoribbon)isanultra-thintwo-dimensionalIII-Vnanomaterial.Accordingtotheedgestatechiralclassification,BNNRcanbedividedintozigzagnanoribbonsandarmchairnanoribbons.Thefirst-principlecalculationsshowthatthebandgapofthezigz

7、agBNNRisrelatedtothewidthofthenanoribbonsandcanbeadjustedbytheexternalelectricfieldandvaryingdegreesofedgehydrogenation.Althoughbulkhexagonalboronnitride(HexagonalBoronNitride)crystalsareelectricallyinsulating,theBNNRcanbemadesemi-metallicelectricallyconductivebyedgehydrogenation

8、,fluorination,andoxygenfunctionalization