本文關(guān)鍵詞：InGaN納米材料的制備及其發(fā)光特性的研究

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【摘要】：Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體材料由于其良好的光電特性,已成為世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體材料之一。近年來,三元合金InGaN材料的制備與性能研究引起了人們的廣泛關(guān)注。InGaN半導(dǎo)體合金的帶隙可以從0.7 eV到3.4 eV,對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)幾乎覆蓋了整個(gè)太陽光譜,因此它被認(rèn)為是一種制備全光譜太陽能電池的理想材料。同時(shí),最近的報(bào)道發(fā)現(xiàn),InGa N材料具有光催化分解水制取氫氣的能力,使得它在新能源領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文利用自行研制的低溫等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(PECVD),在石英襯底和硅襯底上制備出了GaN納米材料、InN納米材料和InGaN納米材料,并重點(diǎn)對(duì)InN納米材料和InGaN納米材料的形貌結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下:1、當(dāng)反應(yīng)室壓強(qiáng)不同時(shí),PECVD系統(tǒng)存在低壓和高壓兩個(gè)工作模式,考慮氮離子活性和金屬蒸汽壓的關(guān)系,確定如下實(shí)驗(yàn)參數(shù):當(dāng)反應(yīng)室壓強(qiáng)為10 Pa-20Pa,In的蒸發(fā)溫度為850℃,Ga的蒸發(fā)溫度為950℃,束源爐的角度為60°,樣品臺(tái)與PE電極的距離為4cm時(shí),蒸鍍效果最好,并在此基礎(chǔ)上成功制備了金屬In膜和GaN納米材料。2、在石英襯底和硅襯底上成功制備了多種形貌的InN納米材料。XRD結(jié)果顯示隨著襯底溫度的升高和反應(yīng)時(shí)間的增加,衍射峰的峰形更加明顯且其半峰寬變小,結(jié)晶度變好。SEM結(jié)果表明當(dāng)襯底溫度為550℃,襯底為硅片,InN納米顆粒的尺寸較大。Raman譜顯示隨著襯底溫度的升高,InN納米材料的拉曼散射峰向高波數(shù)方向發(fā)生了移動(dòng),半峰寬也發(fā)生微小的寬化。硅片上生長(zhǎng)的InN的拉曼散射峰相比于在石英片上生長(zhǎng)的InN材料的拉曼散射峰向低波數(shù)發(fā)生了移動(dòng)。紅外透過率在1798 nm左右開始下降,襯底溫度越高,紅外透過率下降顯著。3、在石英襯底和硅襯底上成功制備出InGaN納米材料。SEM結(jié)果顯示隨著襯底溫度的升高,晶粒尺寸變大,并利用Bedair模型對(duì)InGaN的生長(zhǎng)過程進(jìn)行了解釋。拉曼光譜中出現(xiàn)了E2(high)和A1(LO)兩個(gè)振動(dòng)模式。光致發(fā)光譜表明隨著襯底溫度的升高,發(fā)光峰位發(fā)生了藍(lán)移。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng),發(fā)光峰位發(fā)生紅移。在襯底溫度為650℃時(shí),同時(shí)出現(xiàn)了兩個(gè)發(fā)光峰。發(fā)光峰位的移動(dòng)可歸因于InGaN材料中本身的一些缺陷和In的相分離引起的In的組分不均勻。
【關(guān)鍵詞】：PECVD InN納米結(jié)構(gòu) InGaN納米結(jié)構(gòu) 拉曼光譜 光致發(fā)光
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN304.2;TB383.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-30
• 1.1 納米材料的簡(jiǎn)單介紹13-17
• 1.1.1 納米材料的定義和發(fā)展歷史13
• 1.1.2 納米材料的分類13-14
• 1.1.3 納米材料的特性14-15
• 1.1.4 納米材料的應(yīng)用15-17
• 1.2 Ⅲ族氮化物材料概述17-23
• 1.2.1 Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體材料的發(fā)展歷史17-19
• 1.2.2 Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體材料的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì)19-21
• 1.2.3 Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體材料的制備技術(shù)21-23
• 1.3 InGaN納米材料的概述23-28
• 1.3.1 InGaN納米材料的研究進(jìn)展24-25
• 1.3.2 InGaN納米材料的主要性質(zhì)25-27
• 1.3.3 InGaN納米材料的生長(zhǎng)理論27-28
• 1.4 本論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)28-30
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容28-29
• 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)29-30
• 第2章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試方法30-41
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備30-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)中其他設(shè)備32
• 2.3 實(shí)驗(yàn)原理32-33
• 2.4 實(shí)驗(yàn)原料和實(shí)驗(yàn)步驟33
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)原料33
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟33
• 2.5 測(cè)試方法33-40
• 2.5.1 X射線衍射34-36
• 2.5.2 拉曼光譜和光致發(fā)光光譜36-38
• 2.5.3 掃描電子顯微鏡38-39
• 2.5.4 紅外透射譜39-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第3章 新型PECVD系統(tǒng)半導(dǎo)體納米材料生長(zhǎng)工藝的初步探索41-49
• 3.1 PECVD系統(tǒng)工作模式的選擇41-44
• 3.2 金屬蒸發(fā)速率和蒸發(fā)角度的校準(zhǔn)44-45
• 3.3 金屬銦膜的蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)45-47
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)部分45
• 3.3.2 結(jié)論分析45-47
• 3.4 GaN納米材料的制備47-48
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)部分47
• 3.4.2 結(jié)論分析47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 InN納米材料的制備49-65
• 4.1 引言49-50
• 4.2 InN納米材料生長(zhǎng)的初步探索50-52
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)部分50-52
• 4.2.2 結(jié)論分析52
• 4.3 InN納米材料的生長(zhǎng)及性能測(cè)試52-64
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)部分52-53
• 4.3.2 測(cè)試手段53-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 InGaN納米材料的制備65-75
• 5.1 實(shí)驗(yàn)部分65-66
• 5.2 測(cè)試手段66-74
• 5.2.1 SEM研究66-69
• 5.2.2 Raman研究69-71
• 5.2.3 PL研究71-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果84-85
• 致謝85-86

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