本文關(guān)鍵詞：Ⅲ族氮化物納米結(jié)構(gòu)的制備、摻雜改性及光學(xué)性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：以氮化鋁(AlN)為代表的Ⅲ族氮化物材料,具有直接寬禁帶,高的擊穿場(chǎng)強(qiáng),高熱導(dǎo)率,高電子飽和速率以及抗輻射能力,物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在光電子、微電子領(lǐng)域有良好的應(yīng)用潛力。AIN、GaN和InN可以形成帶隙可調(diào)的多元合金,實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)覆蓋深紫外到近紅外波段的光電子器件,因此在發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)以及(深)紫外光電探測(cè)器(PD)等研究領(lǐng)域備受關(guān)注。但Ⅲ族氮化物具有制備難度較大、摻雜效率不高等一系列困難,制約了其光電器件的發(fā)展。在納米科學(xué)飛速發(fā)展的大背景下,Ⅲ族氮化物低維納米材料有望從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)材料性能的改善,Ⅲ族氮化物納米材料的制備、摻雜改性和性能研究等基礎(chǔ)性工作具有十分重要的意義。本論文的研究工作圍繞AlN基Ⅲ族氮化物納米結(jié)構(gòu)的可控制備和摻雜改性展開(kāi),重點(diǎn)在于調(diào)控材料成分、結(jié)構(gòu)和形貌,以及研究它們對(duì)產(chǎn)物的光學(xué)或磁學(xué)性能的影響。主要工作內(nèi)容和結(jié)論如下：(1)采用了簡(jiǎn)便的的熱化學(xué)氣相沉積(CVD)法,在沒(méi)有任何模板及催化劑輔助的情況下,可控制備了一系列形貌清晰規(guī)則的AlN納米結(jié)構(gòu)陣列。AlN納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)行為遵循VS生長(zhǎng)機(jī)理,可以分為形核、晶核規(guī)則化排布和取向生長(zhǎng)三個(gè)過(guò)程,其中形核排布的密度決定了產(chǎn)物最終形貌。通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)分析,發(fā)現(xiàn)溫度、氨氣流量是影響AlN納米結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程的關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)參數(shù)。室溫光致發(fā)光測(cè)試表明AlN納米管樣品具有良好的紫外發(fā)光性能。(2)制備了Mn摻雜AlN六方復(fù)雜納米迷宮結(jié)構(gòu),樣品具有很好發(fā)光性能,表現(xiàn)出了兩個(gè)位于500 nm和600 nm的發(fā)光峰,分別來(lái)源于VAl3--3×ON+復(fù)雜缺陷和Mn離子的特征發(fā)射,4T1-6A1；實(shí)驗(yàn)溫度和Mn摻雜量直接影響納米結(jié)構(gòu)形貌和發(fā)光性能。樣品的室溫鐵磁性強(qiáng)弱依賴于Mn含量。(3)制備了純AlN和Mg摻雜AlN六方納米棒陣列樣品,通過(guò)對(duì)比分析確認(rèn)了Mg摻雜在的生長(zhǎng)和紫外發(fā)光性能中發(fā)揮的重要作用。Mg摻雜不僅提高吸附原子的表面擴(kuò)散使得AlN納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)速度變快,還增加了樣品中氮空位的比例從而影響了產(chǎn)物的紫外發(fā)光性能。(4)Co摻雜AlN納米結(jié)構(gòu)系列樣品的形貌、性能都表現(xiàn)出了明顯的溫度依賴性。較高的生長(zhǎng)溫度不僅有利于Co的摻入,還可以提高AlN納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)速度。所有的樣品顯示出了兩個(gè)來(lái)源于VN和O雜質(zhì)的發(fā)光帶,和很強(qiáng)的室溫鐵磁性。(5)對(duì)高Al組分AlGaN納米材料的簡(jiǎn)便、可控制備方法進(jìn)行了初步探索。設(shè)計(jì)利用Ga對(duì)AlN進(jìn)行摻雜制備了AlGaN納米材料,通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)如溫度、NH3流量的討論,得到了具有良好結(jié)晶性和光致發(fā)光性能的AlGaN六方納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)化生長(zhǎng)參數(shù)。(6)基于VLS生長(zhǎng)機(jī)理,利用金催化劑在500℃下制備了兩種形貌的InN納米線：邊界光滑的納米線和竹節(jié)狀納米線。光滑納米線的生長(zhǎng)方向?yàn)?120,而竹節(jié)狀納米線的生長(zhǎng)方向?yàn)?001,兩種納米線生長(zhǎng)方向的不同受控于兩種晶面的能量競(jìng)爭(zhēng)。
【關(guān)鍵詞】：Ⅲ族氮化物納米結(jié)構(gòu) 可控制備 摻雜 光致發(fā)光性能 磁學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-37
• 1.1 Ⅲ族氮化物的研究背景11-16
• 1.1.1 Ⅲ族氮化物的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì)12-13
• 1.1.2 Ⅲ族氮化物在紫外光電子領(lǐng)域的應(yīng)用13-15
• 1.1.3 Ⅲ族氮化物紫外光電子器件的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2 Ⅲ族氮化物納米材料的獨(dú)特魅力16-26
• 1.2.1 Ⅲ族氮化物納米材料的制備方法16-19
• 1.2.2 Ⅲ族氮化物納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)理研究19-22
• 1.2.3 各種形貌的Ⅲ族氮化物納米材料/結(jié)構(gòu)22-25
• 1.2.4 Ⅲ族氮化物納米結(jié)構(gòu)在紫外光電器件中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)25-26
• 1.3 摻雜AlN納米材料的研究背景26-28
• 1.4 選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容28-30
• 參考文獻(xiàn)30-37
• 第二章 AlN六方納米結(jié)構(gòu)陣列的制備及實(shí)驗(yàn)參數(shù)的優(yōu)化探索37-53
• 2.1 前言37-38
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置和流程介紹38-39
• 2.3 產(chǎn)物表征設(shè)備39
• 2.4 AlN六方納米管陣列的結(jié)構(gòu)與形貌39-41
• 2.5 AlN六方納米管陣列的生長(zhǎng)行為分析41-42
• 2.6 AlN六方納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的進(jìn)一步調(diào)控42-47
• 2.6.1 實(shí)驗(yàn)溫度的影響43-44
• 2.6.2 NH_3流量的影響44
• 2.6.3 生長(zhǎng)時(shí)間的影響44-46
• 2.6.4 襯底材料的影響46-47
• 2.7 多種形貌新穎、排列規(guī)則的六方納米結(jié)構(gòu)陣列的可控生長(zhǎng)47-48
• 2.8 AlN納米管陣列的發(fā)光性能探索48
• 2.9 本章小結(jié)48-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 第三章 Mn摻雜AlN六方復(fù)雜納米迷宮結(jié)構(gòu)的制備及性能研究53-69
• 3.1 前言53
• 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置及流程53-54
• 3.3 產(chǎn)物表征設(shè)備54
• 3.4 結(jié)果與討論54-57
• 3.4.1 Mn摻雜AlN六方復(fù)雜納米迷宮陣列的結(jié)構(gòu)分析54-55
• 3.4.2 表面形貌分析55-56
• 3.4.3 光致發(fā)光性能分析56-57
• 3.5 摻雜溫度和Mn摻雜源質(zhì)量對(duì)Mn摻雜AlN納米結(jié)構(gòu)形貌和性能的影響57-64
• 3.5.1 摻雜溫度的影響58-60
• 3.5.2 Mn摻雜源質(zhì)量的影響60-64
• 3.6 Mn摻雜AlN納米結(jié)構(gòu)的磁性研究64
• 3.7 本章小節(jié)64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 第四章 Mg摻雜AlN六方納米棒陣列的制備及紫外發(fā)光性能研究69-81
• 4.1 前言69
• 4.2 實(shí)驗(yàn)裝置及流程69-70
• 4.3 產(chǎn)物表征設(shè)備70
• 4.4 結(jié)果與討論70-77
• 4.4.1 Mg摻雜AlN六方納米棒的結(jié)構(gòu)表征70-73
• 4.4.2 形貌表征73-75
• 4.4.3 光致發(fā)光性能研究75-77
• 4.5 Mg摻雜量影響作用的進(jìn)一步驗(yàn)證討論77-78
• 4.6 本章小節(jié)78-79
• 參考文獻(xiàn)79-81
• 第五章 Co摻雜AlN六方納米結(jié)構(gòu)的制備及性能研究81-91
• 5.1 前言81
• 5.2 實(shí)驗(yàn)裝置及流程81
• 5.3 產(chǎn)物表征設(shè)備81-82
• 5.4 結(jié)果與討論82-88
• 5.4.1 Co摻雜AlN六方納米結(jié)構(gòu)系列樣品的結(jié)構(gòu)分析82-84
• 5.4.2 表面形貌分析84-85
• 5.4.3 發(fā)光性能研究85-86
• 5.4.4 磁學(xué)性能研究86-88
• 5.5 本章小結(jié)88-89
• 參考文獻(xiàn)89-91
• 第六章 利用Ga摻雜AlN制備AlGaN納米材料的探索性研究91-107
• 6.1 前言91
• 6.2 實(shí)驗(yàn)裝置及流程91-92
• 6.3 產(chǎn)物表征設(shè)備92
• 6.4 GaCl_3作為Ga源制備GaN和AlGaN納米材料92-96
• 6.5 金屬Ga作為Ga源制備GaN和AlGaN納米材料96-100
• 6.6 AlGaN材料的光學(xué)帶隙的研究100-102
• 6.7 本章小節(jié)102-103
• 參考文獻(xiàn)103-107
• 第七章 金催化InN納米線的制備及光學(xué)性質(zhì)研究107-119
• 7.1 前言107
• 7.2 實(shí)驗(yàn)裝置及流程107-108
• 7.3 產(chǎn)物表征設(shè)備108
• 7.4 結(jié)果與討論108-114
• 7.4.1 樣品的結(jié)構(gòu)與形貌表征108-113
• 7.4.2 InN納米線的生長(zhǎng)行為分析113-114
• 7.5 InN納米線的光學(xué)性能研究114-115
• 7.6 本章小節(jié)115-117
• 參考文獻(xiàn)117-119
• 第八章 總結(jié)與展望119-123
• 在學(xué)期間的研究成果123-125
• 致謝125

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 董少光;李炳乾;;影響InN材料帶隙的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[J];材料導(dǎo)報(bào);2009年15期

2 ;Synthesis,Growth Mechanism,and Applications of Zinc Oxide Nanomaterials[J];Journal of Materials Science & Technology;2008年04期

3 陳薛剛;占光;;紫外光通信的軍事應(yīng)用研究[J];國(guó)防科技;2010年03期

  本文關(guān)鍵詞：Ⅲ族氮化物納米結(jié)構(gòu)的制備、摻雜改性及光學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：346566