GaN納米材料的制備、摻雜及發(fā)光性能研究.pdf

1、半導(dǎo)體納米材料由于其特有的光電性能，且在未來器件小型化發(fā)展趨勢方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，因而一直是納米材料科學(xué)中的研究熱點(diǎn)。作為一種重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料，GaN納米材料的可控制備、發(fā)光性能以及能帶結(jié)構(gòu)中深能級(jí)行為一直是研究的熱點(diǎn)問題。同時(shí)，最近的研究發(fā)現(xiàn)，GaN基納米材料具有吸收可見光使水解離產(chǎn)生氫的性能，這使得不同形貌GaN納米材料的制備和發(fā)光性能的研究再次獲得廣泛關(guān)注。本文采用固相源化學(xué)氣相傳輸法，通過金屬Ga和氨氣直接反應(yīng)，無催化

2、劑輔助的條件下，在石英襯底上制備出了多種形貌的GaN納米結(jié)構(gòu)，利用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、拉曼（Raman）光譜儀以及光致發(fā)光（PL）譜對(duì)所制備的GaN納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和發(fā)光性能的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在0.1個(gè)大氣壓范圍內(nèi)，無催化劑輔助的石英襯底上能夠制得GaN納米結(jié)構(gòu)。納米結(jié)構(gòu)是由納米晶沿著其適宜的生長方向堆疊而成，由于不同生長溫度導(dǎo)致金屬Ga蒸汽壓濃度不同，因而合成的納米結(jié)構(gòu)具有形貌多

3、樣性。GaN納米結(jié)構(gòu)的Raman光譜中，A1（LO）模式相對(duì)于體相產(chǎn)生了紅移，可歸因于聲子限域效應(yīng)。GaN納米結(jié)構(gòu)的光致發(fā)光包括本征發(fā)光和缺陷發(fā)光，其缺陷發(fā)光機(jī)制為淺施主能級(jí)到價(jià)帶或淺施主能級(jí)到深受主能級(jí)間的輻射發(fā)光。⑵常壓時(shí)，無催化劑輔助條件下，在鎵源附近和石英襯底上均制得GaN納米結(jié)構(gòu)。通過改變升溫方式、溫度、氨氣流量以及反應(yīng)時(shí)間等手段能夠控制纖鋅礦GaN納米結(jié)構(gòu)的形貌。隨著反應(yīng)溫度的升高，晶粒尺寸變大。當(dāng)合成溫度達(dá)到900℃時(shí)，晶