本文選題：CdSe納米帶 + 摻雜��； 參考：《云南師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：硒化鎘(CdSe)是Ⅱ-Ⅵ族中一種重要的直接帶隙半導(dǎo)體材料,更是性能優(yōu)良的光電材料,其一維納米結(jié)構(gòu)是電子、光電子器件的重要構(gòu)建單元。本文通過(guò)摻雜來(lái)調(diào)控CdSe納米帶的電子結(jié)構(gòu)和光電性能。研究表明Er摻雜對(duì)CdSe納米帶的載流子濃度的影響,從而提高其光電性能。本論文主要工作是制備純凈CdSe納米帶和Er摻雜CdSe納米帶,并對(duì)其進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)、成分表征,研究其光學(xué)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上制作單根納米帶光電器件,研究純凈CdSe和Er摻雜CdSe納米帶光探測(cè)性質(zhì),分析Er摻雜對(duì)CdSe納米帶器件產(chǎn)生的影響。主要結(jié)果如下:1、以金為催化劑采用熱蒸發(fā)法成功制備出純凈CdSe和Er摻雜CdSe納米帶,通過(guò)掃描電鏡和X射線(xiàn)衍射儀等對(duì)制得的樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和微結(jié)構(gòu)分析。SEM結(jié)果表明納米帶表面光滑、平整,結(jié)晶良好。根據(jù)單根納米帶的形貌并結(jié)合納米帶的晶體結(jié)構(gòu)分析,其生長(zhǎng)機(jī)理是VLS。通過(guò)XRD分析表明,制得的純凈CdSe和Er摻雜CdSe納米帶仍為纖鋅礦結(jié)構(gòu)。選區(qū)電子衍射證實(shí)制得的樣品是理想的單晶結(jié)構(gòu),能量色散X射線(xiàn)光譜儀和X射線(xiàn)光電子能譜儀對(duì)樣品的成分進(jìn)行分析,證明了稀土元素Er成功摻入CdSe納米帶。2、當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)為785 nm時(shí),摻雜Er的CdSe納米帶與純凈CdSe納米帶的拉曼光譜類(lèi)似,除了LO1和2LO1這兩個(gè)拉曼峰分別向高頻方向頻移了0.7 cm-1和2.9 cm-1,其他拉曼峰的位置幾乎不變。摻雜Er的CdSe納米帶的拉曼峰LO1比純凈CdSe納米帶中拉曼峰LO1信號(hào)強(qiáng)得多,這可能是樣品中摻入Er元素引起的。然而在激發(fā)波長(zhǎng)為532 nm和325 nm時(shí)沒(méi)有檢測(cè)到任何拉曼信號(hào),原因可能是由于只有785 nm光子能量與CdSe的禁帶寬度1.74 eV較為接近而產(chǎn)生共振效應(yīng)。對(duì)摻雜Er的CdSe納米帶與純凈CdSe納米帶進(jìn)行紫外-可見(jiàn)光吸收光譜的研究,發(fā)現(xiàn)它們的吸收峰位置相比于本征CdSe塊體材料分別藍(lán)移12 nm和16nm,其帶隙分別為1.65 eV和1.67 eV。純凈CdSe納米帶的光致發(fā)光光譜圖在713.2 nm處有一個(gè)左右對(duì)稱(chēng)且特別強(qiáng)的熒光發(fā)光峰,對(duì)應(yīng)CdSe的禁帶發(fā)光。而Er的CdSe納米帶樣品的光致發(fā)光光譜經(jīng)過(guò)高斯擬合后得到兩個(gè)峰,峰位分別在713.7 nm和731.6 nm。731.6 nm的發(fā)射峰是由Er~(3+)離子摻雜到CdSe納米帶中引起的,對(duì)應(yīng)于Er~(3+)離子4F7/2→4I13/2躍遷產(chǎn)生的。通過(guò)陰極熒光光譜分析發(fā)現(xiàn),隨著溫度降低,發(fā)光峰發(fā)生藍(lán)移,且峰的強(qiáng)度逐漸升高。相比于純凈CdSe納米帶,Er摻雜CdSe納米帶樣品在常溫和低溫條件下發(fā)生藍(lán)移,在-197℃新出現(xiàn)了2100.2 nm的CL峰,這個(gè)位置處的CL峰可能是與Er相關(guān)的發(fā)光峰。摻雜與未摻雜納米帶樣品的CL發(fā)光峰都隨著溫度降低而發(fā)生藍(lán)移,且峰的強(qiáng)度逐漸升高。3、在偏壓為1 V時(shí),單根純CdSe納米帶器件在黑暗條件下幾乎測(cè)不到信號(hào),暗電流約為0.1 pA,Er摻雜CdSe納米帶器件在黑暗條件下的電流為0.4 nA,電導(dǎo)率明顯增加了3個(gè)數(shù)量級(jí);在白熾燈輻照下,純CdSe納米帶器件的光電流為0.17μA,單根Er摻雜CdSe納米帶器件的光電流為10.6μA,摻雜后的納米帶電導(dǎo)率增加了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。Er摻雜CdSe器件有較大的光暗電流比,ILight/IDark約2.5×104。在偏壓為1 V時(shí),純CdSe納米帶器件最高光響應(yīng)出現(xiàn)在波長(zhǎng)為688nm處,而Er摻雜CdSe納米帶器件則在695 nm處。且當(dāng)輻照光的波長(zhǎng)一定時(shí),光電流隨著功率密度增大而增大。固定偏壓為1 V時(shí),Er摻雜CdSe器件具有很高的靈敏度和良好的光探測(cè)穩(wěn)定性。Er摻雜CdSe納米帶器件在695 nm(4.89mW(14)cm2)光輻照下,偏壓為1 V時(shí),光導(dǎo)響應(yīng)Rl為1.04×103 A/W,外量子效率EQE為1.85×103,光電導(dǎo)率Gph約為82 S/cm。以上結(jié)果表明,Er摻雜CdSe器件表現(xiàn)出了良好的光探測(cè)性能。多根納米帶器件表現(xiàn)出的光電性能優(yōu)于單根納米帶器件,在黑暗條件下其電導(dǎo)率增加了近3個(gè)數(shù)量級(jí)。
[Abstract]:Cadmium selenide (CdSe) is an important direct band gap semiconductor material in the II - VI family. It is also an excellent photoelectric material. Its one-dimensional nanostructure is an important building unit for electron and optoelectronic devices. This paper regulates the electronic structure and photoelectric energy of the CdSe nanoribbons by doping. The study shows that the carrier concentration of Er doped to the CdSe nanoribbons is concentrated. The main work of this paper is to prepare pure CdSe nanoribbons and Er doped CdSe nanoribbons, and to make their morphology, structure, composition and optical properties. On this basis, a single nanoscale photoelectric device is made to study the optical detection properties of pure CdSe and Er doped CdSe nanoscale bands, and to analyze Er doping. The main results of CdSe nano band devices are as follows: 1, pure CdSe and Er doped CdSe nanoribbons were prepared by thermal evaporation with gold as the catalyst. The structure characterization and microstructural analysis of the samples obtained by scanning electron microscope and X ray diffractometer show that the surface of the nanometers is smooth, smooth and well crystallized. According to the morphology of single nanoribbons and the crystal structure of nanoscale, the growth mechanism of VLS. shows that the pure CdSe and Er doped CdSe nanoribbons are still wurtzite by XRD analysis. The samples obtained by electoral electron diffraction are ideal single crystal structure, energy dispersive X ray spectrometer and X ray photoelectron spectrometer. The composition of the sample was analyzed. It was proved that the rare earth element Er was successfully doped with the CdSe nanband.2. When the excitation wavelength was 785 nm, the CdSe nanoribbons doped with Er were similar to the pure CdSe nanoribbons. The two Raman peaks, except LO1 and 2LO1, shifted 0.7 cm-1 and 2.9 cm-1 to the high frequency direction respectively, and the other Raman peaks were almost unchanged. The Raman peak LO1 of the CdSe nanobelt doped with Er is much stronger than the Raman peak LO1 signal in the pure CdSe nanoribbons. This may be caused by the doping of the Er element in the sample. However, no Raman signals are detected at the excitation wavelength of 532 nm and 325 nm, the reason may be that only the 785 nm light energy is close to the CdSe's band gap 1.74 eV. A study of the ultraviolet visible light absorption spectra of the CdSe nanoribbons doped Er and pure CdSe nanoribbons showed that their peak absorption peaks were 12 nm and 16nm, respectively, compared with the intrinsic CdSe block materials, and the band gap was 1.65 eV and 1.67 eV. pure CdSe nanometers respectively. The photoluminescence spectra at 713.2 nm were found. A symmetrical and particularly strong fluorescent luminescence peak corresponds to the forbidden band luminescence of CdSe, and the photoluminescence spectra of Er CdSe nanoribbon samples are obtained by Gauss fitting, and the peak positions at 713.7 nm and 731.6 nm.731.6 nm are caused by Er~ (3+) ions doped to the CdSe nanoscale zone, corresponding to Er~ (3+) ion 4F7/2. 4I13/2 transition is produced. Through the cathodoluminescence spectrum analysis, it is found that with the temperature decreasing, the luminescence peak is blue shift and the peak intensity increases gradually. Compared with pure CdSe nanoribbons, the Er doped CdSe nanoribbons have blue shift at normal and low temperature conditions, and a new 2100.2 nm CL peak appears at -197, and the CL peak at this position may be the same as that at this position. Er related luminescence peaks. The CL luminescence peaks of doped and undoped nanoscale samples are blue shift with the temperature decreasing, and the intensity of the peak is gradually increased by.3. When the bias is 1 V, the single pure CdSe nanoribbons are almost no signal under dark conditions, the dark current is about 0.1 pA, and the current of Er doped CdSe nanobelt devices under dark conditions The conductivity of 0.4 nA is increased by 3 orders of magnitude. Under the irradiation of the incandescent lamp, the photocurrent of the pure CdSe nanband devices is 0.17 u A, and the photocurrent of the single Er doped CdSe nano band devices is 10.6 u A. The doped nano charge conductivity increases two orders of magnitude.Er doped CdSe devices with a larger light dark current ratio, and ILight/IDark about 2.5 x 104.. When the bias voltage is 1 V, the highest light response of the pure CdSe nanoribbon device appears at the wavelength of 688nm, while the Er doped CdSe nanobelt device is at 695 nm. And when the wavelength of the irradiated light is fixed, the photocurrent increases with the increase of the power density. When the fixed bias is 1 V, Er doped CdSe devices have a high sensitivity and good optical detection stability.E. The photoconductive response Rl is 1.04 x 103 A/W with a bias voltage of 1 V under 695 nm (4.89mW (14) cm2) light irradiation, and the external quantum efficiency EQE is 1.85 x 103 and the photoconductivity Gph is about 82 S/cm. shows that the Er doped nm shows good optical detection performance. The electrical conductivity of root nanobelts increased by nearly 3 orders of magnitude under dark conditions.
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O614.242;TB383.1

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本文編號(hào)：1939842