本文關鍵詞：ZnO納米線的橫向生長及其紫外性能研究　出處：《重慶大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：ZnO是一種寬禁帶半導體,因其特殊的光學和電學性能而被廣泛應用在傳感器、太陽能電池等領域。同時,伴隨現(xiàn)代信息存儲和半導體加工技術的不斷發(fā)展,對器件的構筑單元的要求越來越小。例如,以ZnO納米線結構為基礎的納米技術己向器件集成的方向發(fā)展。但是由于ZnO納米線的尺寸非常小,利用常規(guī)的微納加工技術構造ZnO納米器件已經(jīng)成為關鍵性難題,并最終導致了ZnO納米線在探測器的發(fā)展方面受到了嚴重的制約。本文針對這一問題,采用化學氣相沉積法在硅襯底電極上成功制備出橫向ZnO納米線,從而實現(xiàn)了ZnO納米線網(wǎng)狀電路的制備,并對影響納米線生長的因素及相應的紫外光傳感性能進行了研究,具體包括如下三部分:第一部分主要圍繞生長時間、壓強、反應源料的形態(tài)及配比等因素對納米線生長的影響展開研究,以期通過控制生長時間、氣氛的壓強、反應源料的形態(tài)及配比來控制納米線的合成。通過對生長時間、壓力、物料比等對ZnO在柱狀電極側邊周圍形核機制和納米網(wǎng)進行考察,我們發(fā)現(xiàn)隨著生長時間延長ZnO納米線的長度不斷增長;壓強的增大會使納米線的密度變大;使用納米金剛石作為碳源制備ZnO納米線時,反應速率大大提高,與石墨相比,相同時間內(nèi)制備的ZnO納米線陣列的密度和尺寸更大。ZnO與金剛石的比例為4:1時,所制備出的ZnO納米線陣列最為理想。同時,通過對石墨和納米金剛石的物性進行比較分析,納米金剛石作為碳源制備ZnO時的反應速率較快的原因是納米金剛石具有更大的比表面積和較低的活化溫度,使得其與ZnO的反應更加充分從而提高了反應速率。第二部分主要圍繞基于柱狀電極的ZnO納米線網(wǎng)狀電路的生長機制及其紫外光傳感性能進行研究�；诳煽睾铣蒢nO納米線的研究,首先采用微納加工的技術構筑了單晶硅(50í50μm)柱狀電極,并以此柱狀電極為襯底制備橫向ZnO納米結構;其次,將刻蝕好的Si基板正面朝下放置在源材料(ZnO粉和石墨粉)的上方,并控制蒸汽流和腔內(nèi)壓強就成功地合成了橫向生長的ZnO納米網(wǎng);再次,通過對納米線形核生長過程的分析表明導致納米線在電極的邊沿處橫向生長形成納米網(wǎng)的主要原因是:一是電極的邊沿部具有較高的結合能,另一個是在柱狀電極的邊沿處物料蒸汽的濃度較大。最后,將納米網(wǎng)電路進行器件化并對其紫外敏感性能進行了研究,在紫外光照射時,表現(xiàn)出較好的光學敏感性能。第三部分主要圍繞基板和電極機構優(yōu)化以提高紫外光傳性能展開工作。我們以金剛石為碳源在條狀光柵電極上制備ZnO納米線樣品,并對其進行紫外光傳感測試。研究結果表明:在橋接電路中,ZnO納米線橋的暗電流為10-9數(shù)量級,而光電流在10-7數(shù)量級,光增益達57倍。
[Abstract]:ZnO is a wide bandgap semiconductor, because of its special optical and electrical properties and is widely used in sensors, solar cells and other fields. At the same time, with the continuous development of modern information storage and processing technology of semiconductor devices, the construction unit requires more and more small. For example, the ZnO nanowire based nano structure technology has direction device integration development. But because the ZnO nanowires are small in size, the use of conventional micro nano structure machining technology of ZnO nano devices has become a key problem, and ultimately led to the ZnO nanowire is restricted in detector development. Aiming at this problem, by chemical vapor the deposition method was successfully prepared by transverse ZnO nanowires on silicon substrate electrode, so as to realize the ZnO nano wire mesh circuit fabrication, and influence factors on growth of nanowires and the corresponding UV light. The perceptual can are studied, including the following three parts: the first part mainly focuses on the growth time, pressure, study effect of source material morphology and composition and other factors on the growth of nanowires, in order to control the growth time, atmosphere pressure, synthetic form and ratio of reaction source material to control the nanowires through the pressure on the growth time, material, investigation of ZnO in cylindrical electrode side around the nucleation mechanism and nano net ratio, we found that with the growth time of ZnO nanowires growing in length; the increase of pressure will make the Nanowire Density Change; the use of nano diamond as carbon source for the preparation of ZnO the nanowires, the reaction rate is greatly improved, compared with graphite, the same time the system size and density of ZnO nanowire arrays prepared more.ZnO diamond and the ratio was 4:1, the ZnO nanowires were prepared for the array Want to. At the same time, through the comparative analysis on physical properties of nano diamond and graphite, nano diamond as carbon source for preparing ZnO the rapid reaction rate because nano diamond has larger specific surface area and low activation temperature, the reaction of ZnO and more fully so as to improve the reaction rate of second. Part mainly focuses on the research of growth mechanism of ZnO nanowire column electrode network circuit and its sensing properties based on UV. Research on controllable synthesis of ZnO nanowires based on the micro nano processing technology to build a monocrystalline silicon (50, 50 m) cylindrical electrode, and the cylindrical electrode for transverse ZnO nanostructures the substrate system; secondly, the Si substrate facing the etching placed in the source material (ZnO powder and graphite powder) above, and control the steam flow and cavity pressure the successful synthesis of the lateral growth of ZnO nano network again; Second, through the analysis of the nuclear growth process showed that the main cause of the linear nano nano line electrode is formed on the lateral growth of nano network is: one is the combination of edge electrode has high energy, the other one is the concentration in the edge of the material steam columnar electrode is large. Finally, the circuit nano network devices and the UV sensitive properties were investigated under UV irradiation, show optical sensitive good performance. The third part focuses on the optimization of the electrode substrate and institutions in order to improve the UV transfer performance work. We use diamond as carbon source for preparing ZnO nanowires in strip grating electrode, and UV sensing to test it. The results show that: in the bridge circuit, the dark current of ZnO nanowire bridge for 10-9 magnitude, and the photocurrent in the level of 10-7, the optical gain of up to 57 times.

【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O614.241

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本文編號：1390772