發(fā)布時(shí)間：2017-04-26 01:06

  本文關(guān)鍵詞：電子束誘導(dǎo)氧化鋅量子點(diǎn)的可控生長(zhǎng)與載流子調(diào)制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：ZnO是直接帶隙半導(dǎo)體材料,近紫外發(fā)光和透光性質(zhì)使其可被用作光電器件。量子效應(yīng)使得納米尺度的ZnO的禁帶寬度和其粒度、形狀和顯微結(jié)構(gòu)相關(guān),并直接決定納米ZnO的發(fā)光性能�？梢酝ㄟ^改變量子點(diǎn)的成分、尺寸和形狀調(diào)控其電子態(tài)密度和載流子性質(zhì),達(dá)到控制納米尺度ZnO量子點(diǎn)物理化學(xué)性質(zhì)的目的。本文在對(duì)ZnO量子點(diǎn)生長(zhǎng)方法和載流子調(diào)控充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,利用環(huán)境透射電子顯微鏡原位研究穩(wěn)定、尺寸可控的ZnO量子點(diǎn)的生長(zhǎng)條件和生長(zhǎng)機(jī)理,控制量子點(diǎn)內(nèi)氧缺陷濃度,從而調(diào)控載流子和ZnO量子點(diǎn)的能帶性質(zhì)。論文首先研究了ZnO量子點(diǎn)在透射電子顯微鏡中的生長(zhǎng)行為,在控制電子束能流密度和氧分壓的條件參數(shù)下,實(shí)現(xiàn)ZnO量子點(diǎn)的可控生長(zhǎng)。研究表明在直徑約40 nm六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO納米棒的(1010)晶面上,通過300keV電子束輻照(能流密度1.6×105A/m2,樣品室真空氣壓5x10-4pa)可控制生長(zhǎng)粒度為5nm左右ZnO量子點(diǎn)。量子點(diǎn)表面由(1010)、(0001)和(0001)三個(gè)晶面構(gòu)成。高電子束能流密度和高氧分壓可促進(jìn)ZnO量子點(diǎn)生長(zhǎng),量子點(diǎn)內(nèi)部的氧缺陷可以由輻照電子束的能量和能流密度調(diào)節(jié)。電子能量損失譜測(cè)試分析表明ZnO量子點(diǎn)內(nèi)氧原子含量可達(dá)55%,富含空穴載流子。第一性原理計(jì)算也表明,在這種條件下氧間隙原子可以穩(wěn)定存在于量子點(diǎn)中。電子全息測(cè)量分析表明ZnO量子點(diǎn)與ZnO基體納米棒存在約0.5V的勢(shì)壘。原位電學(xué)測(cè)試結(jié)果表明電流從ZnO量子點(diǎn)單向流入納米棒,原位光電測(cè)試結(jié)果表明ZnO量子點(diǎn)-納米棒體系具有可見光響應(yīng)性能。
【關(guān)鍵詞】：ZnO量子點(diǎn) 透射電子顯微鏡 空穴載流子
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN304.21
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-29
• 1.1 課題背景9
• 1.2 ZnO量子點(diǎn)特性9-19
• 1.2.1 ZnO晶體結(jié)構(gòu)9-10
• 1.2.2 ZnO量子點(diǎn)的激子特性10-14
• 1.2.3 ZnO量子點(diǎn)的光致發(fā)光(PL)性能14-16
• 1.2.4 ZnO量子點(diǎn)的氣敏傳感器應(yīng)用16-19
• 1.3 ZnO的空穴載流子調(diào)制19-22
• 1.4 ZnO量子點(diǎn)制備方法22-28
• 1.4.1 化學(xué)方法22-24
• 1.4.2 物理方法24-27
• 1.4.3 電子束誘導(dǎo)生長(zhǎng)27-28
• 1.5 本論文研究的主要內(nèi)容28-29
• 第二章 試驗(yàn)方法29-32
• 2.1 原料及試驗(yàn)設(shè)備儀器29-30
• 2.1.1 試驗(yàn)原料29
• 2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備儀器29-30
• 2.2 ZnO量子點(diǎn)(QD)生長(zhǎng)30-32
• 2.2.1 ZnO納米棒(NR)制備30-31
• 2.2.2 ZnO量子點(diǎn)生長(zhǎng)31-32
• 第三章 ZnO量子點(diǎn)的生長(zhǎng)32-42
• 3.1 ZnO納米棒的形貌及結(jié)構(gòu)表征32-35
• 3.1.1 SEM形貌表征32-33
• 3.1.2 TEM表征33-34
• 3.1.3 EELS分析34-35
• 3.2 ZnO量子點(diǎn)的原位生長(zhǎng)過程35-36
• 3.3 調(diào)控ZnO量子點(diǎn)的生長(zhǎng)36-41
• 3.3.1 調(diào)整電子束加速電壓36-37
• 3.3.2 調(diào)整電子束能流密度37-38
• 3.3.3 調(diào)整ZnO納米棒所處氣氛38-39
• 3.3.4 調(diào)整ZnO表面狀態(tài)39-40
• 3.3.5 改變ZnO納米棒化學(xué)組成40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 ZnO量子點(diǎn)的載流子調(diào)制與應(yīng)用42-57
• 4.1 ZnO量子點(diǎn)的生長(zhǎng)機(jī)理42-45
• 4.1.1 Knock-on damage理論42
• 4.1.2 O元素分布分析42-43
• 4.1.3 ZnO納米棒應(yīng)力分析43-45
• 4.1.4 小結(jié)45
• 4.2 ZnO量子點(diǎn)內(nèi)的載流子類型分析45-49
• 4.2.1 ZnO量子點(diǎn)內(nèi)缺陷分析45-46
• 4.2.2 近邊精細(xì)結(jié)構(gòu)(ELNES)分析46-48
• 4.2.3 EELS低損譜48
• 4.2.4 電子全息(Holography)48-49
• 4.3 ZnO量子點(diǎn)-納米棒體系電學(xué)性能49-56
• 4.3.1 原位通電測(cè)試49-53
• 4.3.2 原位光電測(cè)試53-54
• 4.3.3 離位通電測(cè)試54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 結(jié)論57-58
• 5.1 ZnO量子點(diǎn)的可控生長(zhǎng)與生長(zhǎng)機(jī)理57
• 5.2 ZnO量子點(diǎn)的空穴載流子調(diào)制57-58
• 參考文獻(xiàn)58-66
• 致謝66-67
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果68

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