化學氣相沉積法合成GaN納米線陣列及其光學性能研究.pdf

1、氮化鎵(GaN)做為一種重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物，因其優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、高電子遷移率、高熔點、高熱導(dǎo)率和禁帶寬度等優(yōu)點而在微電子和光電等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本文在簡單管式加熱爐中采用化學氣相沉積法，合成了高質(zhì)量一維氮化鎵(GaN)納米線;GaN納米線陣列;及銻磷共摻雜GaN納米線。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線能譜(EDX)和陰極射線發(fā)光(CL)等表征手段對樣品進行了檢測分析，并對部分產(chǎn)物的微

2、觀結(jié)構(gòu)、CL性能和形成機理進行了研究，得到以下主要結(jié)論：⑴在GaN納米材料生長過程中，GaN的生長相貌受反應(yīng)爐中Ga/N比影響較大。在小舟和石墨兩處生長位置中，由于小舟位置Ga/N比變化頻繁，導(dǎo)致最終產(chǎn)物多種形貌并存。而石墨架所處位置遠離反應(yīng)蒸發(fā)源，且NH3氣流經(jīng)過較長距離輸運而變得較為平穩(wěn)，Ga/N比基本恒定，使石墨位置的樣品產(chǎn)物形貌均勻統(tǒng)一。⑵在制備GaN納米陣列過程中，在鍍Al藍寶石襯底上GaN由于缺少形核中心而只能在襯底表面缺陷

3、處出現(xiàn)整齊豎直排列納米柱陣列。而利用雙層鍍Al/Au藍寶石襯底上出現(xiàn)的AlN緩沖層和Au的催化作用，我們成功合出大面積豎直排列的GaN納米柱陣列。由納米柱頂端無金催化劑顆粒推斷其生長機制為氣-固(VS)機制。經(jīng)過CL光譜分析發(fā)現(xiàn)生成的GaN納米柱陣列近帶邊發(fā)光峰出現(xiàn)約2nm左右紅移。同時存在較弱黃光發(fā)光峰。⑶使用銻磷共摻雜方法可以在GaN晶格中引入銻雜質(zhì)，生成的GaN納米線仍為結(jié)晶質(zhì)量良好六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。經(jīng)過CL光譜分析發(fā)現(xiàn)，銻磷共摻雜