单体多分支梳状阵列CdS微纳结构的光电性质研究.pdf

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1、单体多分支梳状阵列CdS微纳结构的光电性质研究宋广立2015年1月中图分类号：UDC分类号：单体多分支梳状阵列CdS微纳结构的光电性质研究作者姓名宋广立学院名称物理学院指导教师刘瑞斌副教授答辩委员会主席张向东教授申请学位理学硕士学科专业物理学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月OpticalandElectronicPropertiesofanIndividualMulti-branchedCdSComblikeMicro/NanostructureCandidateName：GuangliSongSchoolorDep

2、artment:PhysicsFacultyMentor:Prof.RuibinLiuChair,ThesisCommittee：Prof.XiangdongZhangDegreeApplied:MasterofScienceMajor：PhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan.，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已

3、经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要通过合成条件的精细控制，CdS半导体微纳结构已经实现了从简单的一维纳米线的单一结构向具有丰富分支体系的复杂阵列结构的转变。具备整齐完备分支体系的CdS梳状阵列结构是天然的一维纳米线阵列，是实现功能更复杂、维度更多、扩展性更强的功能化器件的基础模组单元。这种分支结构单元的光学性质和电学性质的好坏将直接影响所

4、制作器件的性能，但目前对单体CdS梳状阵列结构的光电性质的研究还很少。本论文以此类有序多分支CdS梳状阵列单元结构为研究对象，通过变温荧光/拉曼光谱、拉曼成像、变温的时间分辨光谱以及光波导损耗、激光损伤阈值测量等，详细地研究了梳状阵列结构单个个体的光学、电学以及场发射性能。本论文为利用此类具有整齐完备分支体系的梳状阵列微纳结构制作更复杂、维度更高的功能化器件奠定了理论和实验基础。本论文创新性地开展了以下研究：（1）运用条件可控的化学气相沉积法(CVD)成功制备了具备超锐利分支体系（小于100nm）的CdS梳状阵列微纳结构。通过SEM、

5、EDS、TEM等给出了合成产物的结构信息。并且首次从实验上直接观察到了CdS梳状结构在生长过程中每一步的中间产物，证明了原来提出的此类分支结构的生长机理。（2）基于已合成的Sn掺杂的多分支梳状阵列CdS微纳结构，系统地研究了其分支、主干及相交节点处的变温荧光光谱及变温拉曼散射光谱，发现节点处有较大的I2LO/ILO值，通过黄-里斯因子证实了在节点处有较强的电声子耦合作用。并通过对拉曼光谱的分析，发现节点处较强的形变势是产生强电声子耦合的原因，而该形变势的形成则是由于节点处较高的Sn掺杂浓度引入的；通过STEM和EDS也证实了Sn在Cd

6、S梳状结构中的节点处浓度最高，此处结构有起伏；另外，进一步对该梳状结构中波导光的损耗进行了定量分析，发现光在梳状结构中的传输具有较低的损耗系数且其损耗会随着激发功率的增大而减小。（3）具备超锐利分支的CdS梳状结构是良好的场发射源，因此着重研究了多分支CdS梳状阵列结构的场发射性能，发现单体CdS梳状阵列微纳结构具有超强的发射电流密度，主要是因为分支末端具有非常小的有效发射面积，以及较大的场增强因子。分别测试了分支末端圆滑以及分支末端为针尖形状的单个CdS梳状结构的场发射性能，比较并分析了两者场发射性能的差异。该研究对利用单个个体阵列

7、结构制作微I北京理工大学硕士学位论文区场发射源等电子发射器件有重要应用意义。（4）通过研究多分支梳状阵列CdS微纳结构的电导特性，给出了单根CdS梳状结构的电阻率，其光照条件下的电阻率约为50·cm。通过对多分支梳状阵列结构的电阻率的研究发现，多个纳米线在通过自然生长成为一个多维度的复杂结构后，在光照条件下其交接节点的存在没有增加额外的阻抗，这为利用该结构构建复杂微电路奠定了理论基础。关键词：硫化镉；多分支梳状阵列结构；单体光学性质；场发射性质；I-V特性II北京理工大学硕士学位论文AbstractCadmiumsulfide(Cd

8、S)nanostructurehasgraduallybeenevolvedfromsimplyone-dimensionalstructuretocomplicatedbranched-structures,sucha