【摘要】：太赫茲光子能量(0.41-41.4me V)與材料分子的低頻率振動以及轉(zhuǎn)動能量相匹配,太赫茲波技術(shù)為物質(zhì)的表征和操控提供了廣闊的空間。本論文分別從納米線材料的制備與表征、單根Zn O納米線場效應(yīng)晶體管的制備及光電性能表征和場效應(yīng)晶體管對太赫茲波的響應(yīng)等三方面做了研究,具體內(nèi)容如下:(1)介紹Zn O、In N納米材料的晶體結(jié)構(gòu)和基本性能,常見的制備方法,歸納和總結(jié)了國內(nèi)納米材料在微納半導(dǎo)體器件的應(yīng)用情況;(2)用化學(xué)氣相沉積法制備了納米柱、納米線、納米梳、倒三腳架形納米結(jié)構(gòu)、納米陣列和未見報道的刺猬狀納米結(jié)構(gòu)等六種Zn O納米材料。采用SEM、XRD、Raman和TEM等分析測試手段對其形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,用PL譜研究了其光學(xué)特性。結(jié)果表明,Zn O納米柱和刺猬狀徑向生長的納米線是六方鉛鋅礦單晶結(jié)構(gòu),生長方向?yàn)閇001],(002)原子面晶格間距為0.25nm;在380nm處有由禁帶附近自由激子的復(fù)合產(chǎn)生的紫外光發(fā)射峰,在500nm處基本沒有由氧空位和其它缺陷帶來的綠光發(fā)射峰。此外,重點(diǎn)研究了刺猬狀Zn O納米結(jié)構(gòu),通過用SEM觀察其在同一生長條件不同生長階段的形貌,并提出三階段生長機(jī)理;刺猬狀Zn O納米結(jié)構(gòu)核心位置的PL強(qiáng)度是徑向生長納米線中間位置的2倍,是外邊緣位置的14倍;用FDTD軟件模擬刺猬狀Zn O納米結(jié)構(gòu)的光捕獲能力,進(jìn)一步表明其中心的發(fā)光強(qiáng)度至少是外部邊緣部分的5倍以上。(3)在大小為1.5cm2、厚度為400μm的P型Si的上表面覆蓋一層厚為300nm的Si O2絕緣層的襯底上制備了單根Zn O納米線場效應(yīng)晶體管。用FESEM觀察了器件的形貌,并用PL譜和半導(dǎo)體參數(shù)分析儀研究了其光電學(xué)性能。結(jié)果表明,目標(biāo)Zn O納米線在380nm處有由禁帶附近自由激子的復(fù)合產(chǎn)生的紫外光發(fā)射峰,在500nm處基本沒有因?yàn)檠蹩瘴缓推渌毕輲淼木G光發(fā)射峰;器件載流子濃度達(dá)8.1×1017m-3,遷移率為220cm2/VS,表現(xiàn)出優(yōu)異的光電學(xué)性能。(4)首次將單根Zn O納米線場效應(yīng)晶體管應(yīng)用于等離子波太赫茲探測。結(jié)果表明,室溫下,在0.3THz波激射能量800μW的情況下,器件的最大響應(yīng)值達(dá)34 m V/W;從理論上解釋了0.3THz最大響應(yīng)值在FET器件的閥值電壓出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;探討了THz器件的探測機(jī)理;通過計(jì)算得出最大響應(yīng)值34 m V/W時的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.24,驗(yàn)證了器件的精確性;同時驗(yàn)證了器件的耐用性;通過對比不同遷移率的單根Zn O納米線場效應(yīng)晶體管在相同情況下的THz響應(yīng)值,得出材料的結(jié)晶性越好,晶體管器件的載流子遷移率越高,太赫茲探測響應(yīng)值就越高的結(jié)論。(5)在60nm膠體金的催化下用化學(xué)氣相沉積法制備了In N納米線,和未見文獻(xiàn)報道的納米鏈以及納米葉In N納米材料。采用SEM、XRD、EDS和TEM等分析測試手段對其形貌、成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。PL譜研究了其光學(xué)特性,在0.73e V處有由In N禁帶邊緣的紅外激射導(dǎo)致的激發(fā)峰。此外,重點(diǎn)研究了In N納米鏈結(jié)構(gòu),根據(jù)Wulff晶體堆積規(guī)則以及BFDH晶面生長公式,用Win X-morph軟件計(jì)算得出其晶體結(jié)構(gòu);通過用SEM觀察In N納米鏈結(jié)構(gòu)在同一生長條件不同生長階段的形貌,提出三階段生長機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陳雪;ZnO納米線場效應(yīng)晶體管的制備及I-V特性研究[D];遼寧師范大學(xué);2012年

，

本文編號：2536004