石墨烯材料的發(fā)現(xiàn)使二維材料研究成為材料研究領(lǐng)域的前沿課題。目前發(fā)現(xiàn)的二維材料種類已達(dá)上百種之多正如石墨烯一樣,大尺寸高質(zhì)量的其他二維材料不僅對(duì)于探索二維條件下新的物理現(xiàn)象和性能很重要,而且在光電子領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用前景。近年來,除石墨烯外,二維六方氮化硼、過渡族金屬硫化物、硅烯、鍺烯、黑磷等二維材料也被制備出來,極大地拓展了二維材料的性能和應(yīng)用。氮化硼作為三,五族化合物,具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性,優(yōu)異的物理性能,原子級(jí)光滑表面,高熱導(dǎo)率和寬帶隙等性質(zhì)。氮化硼具有和石墨烯極其相似的結(jié)構(gòu),所以又有“白石墨烯”之稱,成為備受人們研究關(guān)注的二維材料之一。但由于氮化硼能帶帶隙很寬,面積制備有限,深紫外LED應(yīng)用技術(shù)不成熟等問題的存在限制了氮化硼的進(jìn)一步發(fā)展。制備大面積高質(zhì)量的氮化硼,調(diào)節(jié)其能帶帶隙實(shí)現(xiàn)p、n型導(dǎo)電摻雜,促進(jìn)深紫外LED方面的應(yīng)用成為我們主要的研究工作。本文針對(duì)以上問題,通過LPCVD生長(zhǎng)技術(shù)制備了大面積,高質(zhì)量的氮化硼薄膜,采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法分析了原子的空位和摻雜氮化硼薄膜pn型電學(xué)性質(zhì)的影響,實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了高效的p型氮化硼薄膜,進(jìn)一步促進(jìn)了其在深紫外LED應(yīng)用...

【文章頁(yè)數(shù)】：125 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 新型二維材料的發(fā)展
    1.3 氮化硼的特性及應(yīng)用
    1.4 研究進(jìn)展與面臨的困難
    1.5 論文框架
第二章 研究方法與表征技術(shù)
    2.1 研究方法
        2.1.1 低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)
        2.1.2 第一性原理計(jì)算方法
        2.1.3 金屬有機(jī)化學(xué)氣相外延(MOCVD)
    2.2 表征技術(shù)
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)[75]
        2.2.2 光學(xué)顯微鏡(OM)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(FIB/TEM)
        2.2.4 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.2.5 原子力顯微鏡(AFM)[79]
        2.2.6 四探針電學(xué)性能測(cè)試
        2.2.7 俄歇電子能譜儀(AES)
        2.2.8 拉曼光譜(Raman)
        2.2.9 霍爾測(cè)量(Hall)
        2.2.10 單探針點(diǎn)接觸法[82]
第三章 大面積可控單層h-BN薄膜的生長(zhǎng)
    3.1 引言
    3.2 銅箔襯底的單層h-BN生長(zhǎng)
        3.2.1 銅箔的拋光方法
        3.2.2 h-BN在銅襯底上的成核機(jī)制
        3.2.3 生長(zhǎng)參數(shù)的優(yōu)化與單層h-BN的實(shí)現(xiàn)
    3.3 同軸卷曲襯底合成超大面積的h-BN薄膜
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
        3.3.2 同軸圈卷銅箔襯底和叉狀支撐方法
        3.3.3 大面積h-BN薄膜的轉(zhuǎn)移技術(shù)
    3.4 h-BN薄膜的表征及應(yīng)用
        3.4.1 h-BN薄膜的表征
        3.4.2 h-BN預(yù)導(dǎo)向生長(zhǎng)整齊陣列的ZnO納米柱
        3.4.3 h-BN緩沖層外延生長(zhǎng)GaN厚膜技術(shù)
    3.5 小結(jié)
第四章 h-BN薄膜的p、n型導(dǎo)電摻雜的理論研究
    4.1 引言
    4.2 本征六方氮化硼電子結(jié)構(gòu)及特性
        4.2.1 計(jì)算方法與模型的建立
        4.2.2 單層h-BN的電子結(jié)構(gòu)
        4.2.3 空位缺陷對(duì)h-BN結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響
    4.3 六方氮化硼p型摻雜設(shè)計(jì)與激活機(jī)理
        4.3.1 模型的建立與雜質(zhì)原子的選取
        4.3.2 微觀幾何結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)結(jié)合能
        4.3.3 單原子層h-BN的p型摻雜電子結(jié)構(gòu)分析
    4.4 六方氮化硼n型摻雜設(shè)計(jì)與激活機(jī)理
        4.4.1 模型的建立與雜質(zhì)原子的選取
        4.4.2 微觀幾何結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)結(jié)合能
        4.4.3 六方氮化硼的n型摻雜電子結(jié)構(gòu)分析
    4.5 小結(jié)
第五章 h-BN薄膜的p、n型導(dǎo)電摻雜技術(shù)研究及應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 六方氮化硼的p型摻雜技術(shù)
        5.2.1 雜質(zhì)源前驅(qū)物材料的選擇
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與可能的反應(yīng)路徑
        5.2.3 Mg摻雜h-BN薄膜的LPCVD技術(shù)
    5.3 p型h-BN的表征與應(yīng)用
        5.3.1 p型h-BN的結(jié)構(gòu)性質(zhì)的表征
        5.3.2 p型h-BN的電學(xué)性質(zhì)的表征
        5.3.3 p型h-BN的應(yīng)用
    5.4 六方氮化硼的n型摻雜技術(shù)
        5.4.1 六方氮化硼n型摻雜的方法設(shè)計(jì)
        5.4.2 h-BN薄膜的脈沖c摻雜技術(shù)
        5.4.3 n型摻雜h-BN薄膜的表征分析
    5.5 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
附錄 碩士期間發(fā)表的文章
致謝



本文編號(hào)：3857649