p-型硒化锌纳米线的合成及其纳米光电子器件应用.pdf

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1、p．型硒化锌纳米线的合成及其纳米光电子器件应用Synthesis0fP—typeZnSenanowiresanditsapplicationinnano-optoelectronicnevtcesl··‘●-‘●o2011年4月

2、llIlfl111111IIIIlY1886664合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：励竺丫阐雒岣徘5解良委员：谬靠汽，胁≯哆鸸忡咯也·导师：矽刁．钿艺缈讲嘭纫呼艮·捣垄翘独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别

3、加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金艘王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。‘学雠文储粹撕字眺驯，·甲学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金匿王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权—金胆王些太堂；可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文者筝名：荔J

4、52犀签字日期：训1，岁。斗学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：II黜名：撂蛰剑签字日期：矽／f一一}一印电话：邮编：p一型硒化锌纳米线的合成及其纳米光电子器件应用摘要由于准一维纳米结构有很大的比表面积，表面效应对其自身的电学、机械以及化学特性产生很大的影响，有研究发现由于表面吸附效应，碳纳米管具有负的光电导效应，即加光照电导降低，关闭光照后又重新恢复。这种由于表面效应引．起的现象将会在新型纳米光电器件研究中有重要应用。硒化锌(ZnSe，最=2．7eXr)作为宽禁带化合物半导体，在光电子器件领域有广阔的应用前景。本征ZnSe体现弱n-型半导体的特点，目前已经可以通过铝(A1)、氯(C

5、1)等元素的掺杂实现高电导的n-型ZnSe。但是由于自补偿效应，ZnSe的p型掺杂还很难实现，这成为基于ZnSe的纳米电子器件如p-n结器件以及各种互补器件制备的障碍。我们系统地研究了热蒸发方法合成磷(P)、铋(Bi)等元素原位掺杂的p型ZnSe纳米线，并对其形貌、物性和结构进行了表征。发现所合成p一型ZnSe纳米线由于其表面效应具有负光响应特点，并研究了基于此现象的纳米器件特性。同时研究基于p．型ZnSc纳米线底栅金属．氧化物．半导体场效应管(MOSFET)、金属．半导体场效应管(MESFET)等。研究内容为实现新型光电导器件、互补光响应器件以及互补逻辑器件打下了基础。取得成果主要如下：1

6、．用热蒸发的方法合成了p．型ZnSe：P纳米线，利用扫描电子显微镜(FESEM)、EDS能谱分析、透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、光致发光能谱、X．射线光电子能谱(xPs)等对所合成纳米线进行表征。分析表明ZnSe纳米线为单晶六方纤锌矿结构，尺寸均一，直径约为100．500nm，长度长达数十微米。通过后退火工艺激活掺杂源后对其进行测试。测试表明ZnSe：P纳米线具有独特的负光响应，分析表明该特性主要是由空气中纳米线表面氧分子吸附与光致解吸附导致。其响应度和光电导增益分别为R=455A／W，G=1．2x103。利用p．型ZnSe的负光响应特点以及11．型ZnSe正光响应

7、特点首次制备了互补光电探测器。同时还制备了基于单根ZnSe：P纳米线的底栅金属一氧化物．半导体场效应管(Back．gateMOSFET)，并通过该场效应器件的栅电压控制特点来，验证了ZnSe：P纳米线的p．型掺杂特点。经计算其空穴迁移率、空穴浓度分别为触=1．74x10之em2V-1S。1和nh=6．5x1018clTl一。2．采用绿色金属Bi粉作为掺杂源，用热蒸发的方法合成了p．型ZnSe：Bi纳米线，并对所合成的ZnSe纳米线进行表征。分析表明ZnSe纳米线为单晶立方闪锌矿结构，尺寸均一，直径约为100．700nm，长度约为数十至数百微米。以Au电极作为源漏电极、～电极作为栅极，制备了基

8、于单根ZnSe：Bi纳米线的金属．半导体场效应管。并通过该场效应器件的栅电压控制特点来，验证了ZnSe：Bi纳米线的p．型掺杂特点，其跨导和开关比分别为3nS和103。着重研究了A1／ZnSe：Bi纳米线肖特基结光电特性。光响应测试表明，该肖特基结在不同偏压下具有不同的光响应，即：在正向偏压(A1电极接地)下具有负的光响应，在负向偏压下具有正的光响应，该现象可以用不同偏压条件下能带图理论来做解释。该新型纳米器