1、Ga掺杂浓度对ZnO纳米棒的结构和性能的影响摘要绪论绪论目的目的2实验实验内容内容3结论4 4 照明与我们生活息息相关，我们不仅夜晚需要照明设备来满足人类正常的生活活动，就是在晴空万里的白天我们有时也必须借助照明设备来满足我们的正常活动。然而普通的照明设备已经越来越无法满足人类生产生活的需要，那么时代推动我们必须进行新材料的研究与发展。第一章 绪论一、ZnO晶体结构图1.1（a）图1.1（b）图1.1（c）图1.1 ZnO的三种晶体结构：（a）岩盐结构：（b）闪锌矿结构：（c）纤锌矿结构ZnO材料基本性质二、ZnO材料基本性质物理性质化学性质电学性质三、ZnO纳米材料的制备方法制备制备方法方法
2、脉冲激光沉积(PLD)分子束外延（MBE）水热法制备方法化学气相沉积电化学反应方法模板诱导方法PVD制备方法MOCVD制备方法1、纳米棒四、ZnO材料形貌控制ab图1.2（a）用干涉光刻方法制备籽晶层方法得到的2英寸范围的ZnO纳米棒阵列光学照片图。（b）相应的SEM形貌图图1-3不同腐蚀程度下的ZnO纳米管形貌2、纳米管ZnO纳米材料掺杂五、ZnO纳米材料的掺杂N型掺杂P型掺杂六、研究目的结构形貌发光性能Ga掺杂ZnO纳米棒 基于P型ZnO在制备过程中相对较难，对于ZnO同质结的研究相对进展缓慢，目前急需寻找一种材料代替P型ZnO进行异质结替换同质结的操作，如何进行此行操作是摆在科学家面前的
3、一道难题，经过不断的实验研究，发现使用P型半导体材料替代P型ZnO材料是一种可行性的方案，寻找P型半导体材料又是一项较难的任务。到目前为止，n-ZnO与p-GaN、p-Si、p-SiC等半导体材料所构成的异质结已经应用到LED器件上，并作用于电致发光。就目前发展情况看，n-ZnO与p-GaN结构相同，晶格失配度低，是目前为止最好的以直接材料，并且随着p-GaN技术的不断成熟，n-ZnO与p-GaN所构成的异质结将会越来越好。七、n-ZnO/p-GaN异质结1、在 GaN 衬底上先制备 ZnO 种子层，然后生长不同Ga掺杂浓度的ZnO 纳米棒。并对所生长样品进行 X 射线衍射（XRD）表征，来确
4、定所制备ZnO 纳米棒的结构。同时利用扫描电子显微镜（SEM）及EDS 能谱分析对所制备ZnO纳米棒的形貌和成份进行表征。2、对制备好的 ZnO 纳米棒进行光致发光谱（PL）发光检测，以研究不同Ga掺杂浓度的ZnO 纳米棒的发光性能。八、本文的主要内容一、样品、器材的准备第二章 实验方法（一）样品、器材种类本实验样品主要为：GaN衬底、玻璃片、醋酸锌（天津市大茂化学试剂厂）、乙二醇甲醚、乙醇胺、硝酸锌、六次甲基四胺、硝酸银、丙酮、无水乙醇、去离子水等。本实验器材主要为：实验室电子秤、超声波清洗机、电热鼓风干燥箱、管式加热炉、匀胶机、量筒、烧杯、玻璃棒、移液枪（10-100）、注射器（0-20m
5、l、0-1ml各一只）。1、X射线衍射技术（XRD）二、表征方法2dnhksin=n （n=0，1，2，）图2.1X射线衍射原理图2、扫描电子显微镜（SEM）图2.2扫描电子显微镜原理图3、光致发光谱（PL）E=hv=hc/=1239.8/式中的v为光子频率,h为普朗克常数,c为真空中光速。图2.3光致发光测量光学性能原理图三、实验方法制备种子层溶液制备种子层退火处理配备硝酸镓溶液放入电热恒温鼓风干燥箱进行生长放入管式炉中退火退火完成后，将GaN片取出，检测。一、Ga掺杂ZnO薄膜的SEM图第三章 实验结果与讨论图3.1a未掺杂ZnO薄膜SEM图，图3.1b 1%Ga掺杂ZnO薄膜SEM图，图
6、3.1c 2%Ga掺杂ZnO薄膜SEM图,图3.1d 3%Ga掺杂ZnO薄膜SEM图二、Ga掺杂ZnO薄膜的EDS能谱图图3.2a未掺杂ZnO薄膜原子百分比，图3.2b 1%GaN掺杂ZnO薄膜原子百分比,图3.2c 2%GaN掺杂ZnO薄膜原子百分比,图3.2d 3%GaN掺杂ZnO薄膜原子百分比三、Ga掺杂ZnO纳米棒的XRD衍射图谱图3.3(a)不同Ga掺杂浓度ZnO纳米棒/p-GaN的XRD图谱，图3.3（b）为GaN（0002）和ZnO（0002）衍射峰图谱。203040506070 Intensity(a.u.)ZnO(0002)3%0%2%Al2O3(0001)GaN(0002)
7、1%(a)2theta(degree)33.033.534.034.535.035.536.0 Intensity(a.u.)ZnO(0002)3%0%2%GaN(0002)1%(b)2theta(degree)图3.4掺Ga为0%、1%、2%、3%的PL谱四、Ga掺杂ZnO薄膜的光致发光谱分析300320340360380400420440-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.0 PL Intensity(a.u.)Wavelength nm 0%1%2%3%(b)300400500600700-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.0 Intens
8、ity(a.u.)Wavelength nm 0%1%2%3%(a)本文以MOCVD方法在蓝宝石衬底上外延生长的GaN为衬底，在其上制备了不同Ga掺杂浓度的ZnO纳米棒阵列。研究了不同Ga掺杂浓度对ZnO纳米棒/p-GaN的影响，得出了以下结论：1、由所制备样品的表面SEM图可知，生长的 ZnO 纳米棒基本上与衬底垂直，纳米棒的截面为六边形。与未掺杂Ga的ZnO 纳米棒相比，随着Ga掺杂浓度的增加，ZnO纳米棒生长的相对密集，且纳米棒排列相对趋于规则。2、不同Ga掺杂浓度的ZnO纳米棒都表现出了较强的c轴择优取向，且随着Ga掺杂浓度的增加，（0002）面衍射峰向角度增加的方向发生微小移动。这可能是由于Ga原子的引入形成间隙和替位原子，使ZnO纳米棒的晶格常数减小。同时当Ga掺杂浓度小于2%时，随着Ga掺杂浓度的增加，近带边发光峰位置有一定的左移，与XRD峰位的变化相吻合；同时随着Ga掺杂浓度的增加，近带边发光峰逐渐减弱，这可能是由于Ga以替位原子或者间隙原子进入ZnO晶格后，使ZnO纳米棒晶体质量变差所致。结论THANKS
