氮摻雜氧化鎵薄膜為過渡層制備氮化鎵納米線及其探測(cè)器.pdf

1、氮化鎵(GaN)納米線，作為典型的寬禁帶半導(dǎo)體納米材料，不僅具有GaN體材料優(yōu)異的光電性能，還兼具了納米材料的特性，在激光器、發(fā)光二級(jí)管、紫外探測(cè)器和場(chǎng)效應(yīng)晶體管等納米光電器件中具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，GaN納米線在材料的制備上仍然存在催化劑粒子污染、制備成本高和參數(shù)復(fù)雜等問題，嚴(yán)重限制了GaN納米線的質(zhì)量及其器件性能。本論文以氮摻雜氧化鎵(Ga2O3)薄膜為過渡層來制備無催化劑粒子污染的GaN納米線，并利用GaN納米線制備出一種金屬

2、-半導(dǎo)體-金屬(MSM)型紫外探測(cè)器。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容有：采用磁控濺射法在藍(lán)寶石(0001)襯底上制備出高質(zhì)量的氮摻雜Ga2O3薄膜，研究了濺射氣壓、氮?dú)?N2)流量、薄膜厚度和退火氣氛對(duì)氮摻雜Ga2O3薄膜的表面形貌、結(jié)構(gòu)特性和光學(xué)性能的影響；采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法，以氮摻雜Ga2O3薄膜為過渡層制備無催化劑粒子污染的GaN納米線，研究了生長(zhǎng)溫度和氨氣(NH3)流量對(duì)GaN納米線的表面形貌、拉曼特性和發(fā)光性能的影

3、響；以GaN納米線為光敏材料，制備出一種MSM型紫外探測(cè)器，并對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　磁控濺射法制備氮摻雜Ga2O3薄膜的試驗(yàn)研究表明，制備的氮摻雜Ga2O3薄膜表面光滑，表面粗糙度Ra均小于3nm。氮摻雜Ga2O3薄膜的晶體結(jié)構(gòu)為單斜晶系結(jié)構(gòu)。隨著濺射氣壓、N2流量和薄膜厚度的增加，氮摻雜Ga2O3薄膜的結(jié)晶性能先逐漸提高后變差。氮摻雜Ga2O3薄膜表現(xiàn)出良好的光學(xué)質(zhì)量，在400~800nm的可見光范圍內(nèi)的平均透過率大于80％。

4、氮摻雜Ga2O3薄膜的光學(xué)帶隙隨著濺射氣壓的增加而變大，隨著N2流量和薄膜厚度的增加而減小。在800℃的N2、氧氣和空氣中分別退火后，氮摻雜Ga2O3薄膜的結(jié)晶性能均得到了改善，可見光區(qū)的平均透過率達(dá)到85%。
　　化學(xué)氣相沉積法制備GaN納米線的試驗(yàn)研究表明，以氮摻雜Ga2O3薄膜為過渡層制備的GaN納米線為單晶的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。隨著生長(zhǎng)溫度從850℃增加到1000℃時(shí)，GaN產(chǎn)物的表面形貌由一維的納米線結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嗝骟w的晶體顆粒

5、。隨著NH3流量從160sccm逐漸降低到80sccm時(shí)，GaN納米線的平均直徑逐漸變小。GaN納米線表現(xiàn)出拉伸應(yīng)力的作用，拉伸應(yīng)力的大小隨著NH3流量的降低而變小。GaN納米線的光致發(fā)光譜由紫外發(fā)光峰(~365nm)和黃光發(fā)光峰(~590nm)組成。
　　以GaN納米線為光敏材料制備MSM型紫外探測(cè)器的試驗(yàn)研究表明，該紫外探測(cè)器具有2.3×10-6A的暗電流和2.4×10-4A的光電流，其光電流為GaN薄膜基紫外探測(cè)器的92倍，