一、用金属有机化学汽相沉积法生长立方相氮化镓发光二极管(论文文献综述)
陈基伟[1](2021)在《新型宽禁带半导体复合薄膜的光学性质》文中指出自旋电子器件和柔性无机LED是当前宽禁带半导体领域两大被热门研究的关键技术。一方面,Zn O得益于其极高的激子结合能,成为有望实现室温自旋器件的热门候选材料之一。但是时至今日,Zn O材料精确控制的过渡金属掺杂仍然存在诸多难点,例如掺杂量过低,杂质分布不均匀,杂质对薄膜形貌、性质影响不可控等。为克服这些难点,全面、深入的表征分析对薄膜生长工艺优化提供的指导作用是巨大的。基于此,我们通过高分辨X射线衍射仪、X射线光电子能谱、光致发光谱(常/变温)、拉曼光谱、原子力显微镜等表征手段对Ni掺杂Zn O进行了全面的形貌、物相、光学性能分析,旨在为掺杂工艺的优化提供指导。另一方面,柔性显示单元作为主要的瓶颈仍然严重阻碍着可穿戴设备和虚拟现实的技术的革新。为了获得柔性的光电器件,一种有效的方法是将高效长寿命的无机光电薄膜从其刚性外延衬底转移复合到异质软衬底上。在这部分研究中,我们首次展示了一种柔性、可拉伸、透明的In Ga N/Ga N多量子阱-PAAM LED,提供了一种无机半导体材料和有机水凝胶之间的新型融合,在新兴的可穿戴光电器件和虚拟现实设备中展示出巨大的应用潜力。论文的研究主要从以下方面进行:(1)研究了在不同Ni源流量下MOCVD生长的镍掺杂氧化锌(Zn O/Ni)复合薄膜的结构与光学性质,联合多光谱表征构建了薄膜光学性质与杂质形态之间的物理模型。通过物相和组分分析,我们发现制备的Zn O/Ni薄膜具有良好的(002)晶面取向,当Ni以1.5-7.7%的单质态含量掺入薄膜时,随着其含量的增加和温度升高,Zn O/Ni的带隙变窄且带间辐射复合几率降低。在不同波长光致发光谱中,低浓度(<25 sccm和~2%)Ni掺杂可以增益辐射复合跃迁,而高浓度Ni诱导产生缺陷相增加非辐射复合。当温度从14 K升温到室温,低Ni源流量(≤100 sccm)样品带隙红移且三阶发光峰都变弱。由于载流子局域化,高Ni源流量(150 sccm)样品在50 K左右出现“S”形带隙偏移。通过构建杂质分布与带隙偏移之间的模型,我们认为带隙异常及光谱的特征变化根本原因在于杂质团聚。而且拉曼光谱表明Ni掺杂引起不对称的晶体振动也与杂质团聚相关,由此系统地讨论了Zn O/Ni薄膜光学性能与结构之间的联系。(2)利用腐蚀转移工艺制备了一种柔性、可拉伸、透明的In Ga N/Ga N MQWs-PAAM复合柔性LED。通过这种LED,量子阱的能带和积分发光强度(增加了31.3%以上)将受到外部机械刺激(尤其是弯曲)的显着调制。由于水凝胶与量子阱膜的杨氏模量比极小,且复合薄膜界面之间的范德华力很弱,复合膜可以承受约21.1%的拉伸,并在拉伸形变下具有稳定的光致发光特性。此外,水凝胶衬底的氢键吸附和优异的透明性极大地便利了光电器件的封装和发光。在这项研究中,我们将无机LED向异质衬底PAAM转移,实现了有机/无机复合LED膜的设想,即材料的光电功能与机械性能相整合,将为器件设计打开新的思路。
代杰[2](2021)在《PVK/氧化镓有机无机异质结光电二极管的研制》文中指出紫外光电探测器在重要领域有着关键地位,如机密空间通信、火焰探测、成像和导弹预警系统等方面,引起了人们越来越多的研究兴趣。氧化镓作为第三代半导体材料中的代表材料具有很宽的禁带宽度(4.2-5.3 eV),因此非常适用于紫外波段的光电探测。在紫外探测器的研究中,无机基器件一直占据着最大的市场,不过有机无机异质结器件近年来也在慢慢地进入我们的视野。相比于无机基器件,有机无机杂化器件不仅具有有机物低成本、易生产以及轻质量等优点,还时常有突破无机基器件的性能表现。在众多的有机物材料中,poly(N-viny l carbazole)(PVK)作为一种空穴传输材料具有较宽的禁带(~3.6 eV),常常被应用到光电探测器件中并表现出良好的性能。然而,据我们所知有关PVK/氧化镓有机无机杂化器件并未有过报道。本论文首次制备了基于PVK/氧化镓有机无机异质结的平面结构日盲光电二极管,并且研究了 PVK有机层厚度对于器件光电性能的影响。本论文的主要研究成果如下:(1)利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)和旋涂法,在蓝宝石衬底上首次制备了 PVK/ε-Ga2O3有机无机异质结平面结构光电二极管。对制备的氧化镓薄膜及PVK薄膜进行了 XRD和SEM表征发现获得的薄膜材料均连续且致密,且氧化镓薄膜具有高结晶性。通过半导体测试仪对器件的光电性能进行了测试,结果表明制备的器件在254 nm紫外光照下在±2 V时具有整流比为37的明显整流特性。在5 V电压下光响应上升时间为0.52 s,下降时间为0.11 s,响应速度较好。此外,在无外加偏压条件下的I-t测试表明器件具有自供电工作的潜力,这种有机无机异质结器件有望应用于紫外光电探测。(2)对PVK薄膜层厚度对器件的光电性能的影响进行了研究,制备了 3种厚度PVK层的PVK/β-Ga2O3有机无机光电二极管,通过对各个器件测试I-t及I-V特性曲线对比分析,发现随着PVK层的加厚,电流不断增大,可能是光电导效应增加导致,且在0偏压时的电流也随着厚度而增大,但整流比随厚度增加有明显下降。此外,还发现不同PVK厚度的器件的稳定性与重复性都有不错表现。
程建军[3](2021)在《氧掺杂AlN薄膜结构与性能研究》文中研究说明氮化铝(AlN)薄膜材料作为一种重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物,具有高声表面波速度、高压电系数以及良好的化学稳定性等优点,使得AlN压电薄膜在高频声表面波器件领域备受关注。在AlN薄膜的制备过程中薄膜对氧元素极其敏感,很少的氧杂质即可对AlN薄膜结构与性能产生巨大的影响。本文主要围绕AlN压电薄膜在较高背底真空下的掺杂以及薄膜取向开展研究。论文中使用大连理工大学物理学院三束材料改性实验室自主研发的MW-ECR射频非平衡磁控溅射设备采用两种方式制备了氧掺杂AlN薄膜,一种是单层氧掺杂,即氧气只在AlN薄膜制备的前阶段参与反应,改变氧气的掺杂时间;第二种方式是多层氧掺杂,即将AlN薄膜制备过程分为五个时间相同的阶段,改变氧气在每个阶段的掺杂时间。并利用X射线衍射仪(XRD)、光致发光荧光光谱仪(PL)、紫外近红外透射光谱仪、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)手段对氧掺杂AlN薄膜做了结构与性能表征。实验结果表明:单层氧掺杂方法制备的AlN薄膜,其择优取向与缺陷种类有重要关系,较短的氧掺杂时间,AlN薄膜沿(002)晶面择优生长,单体缺陷与复合缺陷数量相当;较长的氧掺杂时间AlN薄膜沿(100)晶面择优生长,单体缺陷远少于复合缺陷。而多层氧掺杂时间改变对AlN薄膜择优取向无明显的影响,随着氧掺杂时间的增加,出现了AlN(100)晶面但没有择优,(002)晶面保持择优但结晶质量在下降。增加氧掺杂时间,两种AlN薄膜的氧相关缺陷发光都得到了增强,且增强最大的波长主要集中在500 nm-600 nm之间,以一种单体缺陷向复合缺陷融合的模型做了阐述。在增加氧掺杂时间的过程中,单层氧掺杂手段制备的AlN薄膜在波长300nm的透射率要大于未进行氧掺杂AlN薄膜的透射率,从键能的角度进行了分析,且伴随着禁带宽度的变化;而多层氧掺杂手段制备的AlN薄膜在波长300nm的透射率极要小于未进行氧掺杂AlN薄膜的透射率,从键能的角度进行了分析,同样伴随着禁带宽度的变化。傅里叶—近红外光谱表明两种氧掺杂手段制备的AlN薄膜都具有Al—N吸收峰,并且随着氧掺杂时间的增加出现了由内应力所带来的峰位“蓝移”,表明制备的AlN薄膜较为致密。
吴耀政[4](2020)在《GaN基材料的分子束外延及其发光器件的制备与表征》文中指出作为宽禁带直接带隙半导体,Ⅲ族氮化物材料体系的禁带宽度覆盖了从紫外光波段到可见波段再到近红外波段,广泛应用于固态照明器件及紫外光电子器件之中。GaN基LEDs在节能减排、环境保护等方面相比于传统照明光源有着巨大的优势。经过几十年的发展,得益于材料质量的不断提高和新型器件结构的设计,LED的发光效率得到不断地提高,被广泛应用于照明、背光源等领域。然而,如何提高长波长GaN基LEDs的发光效率,并将其应用于高分辨显示、可见光通讯等领域中,仍旧是科研工作者关注的前沿问题之一。本文采用分子束外延技术,围绕提高长波长LEDs的发光效率,尝试采用“自下而上”和“自上而下”两种方法制备微型LEDs结构和InGaN/GaN多量子阱纳米柱结构,研究了其材料外延生长机制和器件的光电特性。得到了如下结论:1.针对MBE外延GaN界面处位错难于控制这一问题,本文研究了表面Ga原子层控制、N等离子体辅助热分解以及N等离子体循环刻蚀等技术。研究结果表明:表面Ga原子层控制技术的引入,精确控制了外延过程中样品衬底表面金属原子层的厚度;N等离子体辅助热分解技术的研究,有效解决了样品衬底表面氧化层的存在;N等离子体循环刻蚀技术的探索,成功抑制了外延界面处不良微结构的产生。借助于RHEED以及TEM等表征手段证实了采用上述技术路线在自支撑GaN衬底上制备的同质GaN外延薄膜的位错密度可以降低至5×105 cm-2。2.针对绿光LED器件的发光效率低的问题,本文利用PA-MBE技术在绿光LED外延片上外延出具有n++/n+结构的GaN外延层,从而与LEDs外延片顶部p+-GaN形成p+/n++/n+结构的隧道结。利用MBE对外延层界面控制的优势以及通过对GaN外延层的重掺(≈1020/cm3)有效降低了隧道长度,提高了正向小偏压下载流子的带间隧穿概率。与传统结构的Micro-LEDs相比,隧道结的引入不仅简化了器件的制备工艺,而且还提高了器件的发光效率。在注入电流密度为32A/cm2时,隧道结Micro-LEDs和传统结构的Micro-LEDs的Droop衰减比率分别为75%和53%。3.采用PA-MBE技术在Si(111)衬底上采用Al N成核层进行自组装GaN纳米柱的生长,以及GaN纳米柱基长波长InGaN/GaN多量子阱结构的外延生长。提出采用高温退火氮化技术对低温沉积的金属Al进行处理来抑制GaN纳米柱底部寄生GaN的生长;分析并提出了该生长条件下Ga吸附原子的运动扩散模型;探索了生长温度及Ga/N比对自组装GaN纳米柱形貌的影响;通过控制不同量子阱的生长温度,实现波长在橙、红光范围的长波长复合光InGaN/GaN纳米柱多量子阱结构的制备。
蔡青[5](2020)在《基于纳米图形模板的AlGaN材料制备及其紫外雪崩光电探测器研究》文中研究表明在科技现代化进程中,紫外探测技术得到飞速发展,其在军事和民用领域都有极其重要的应用,在战略意义上,它是我国迫切需求并要重点发展的技术。紫外光子目标信号传输损耗大,为满足对远距离微弱紫外信号的探测,器件必须具备超高灵敏度,这就要求探测器具有超高的增益。除此以外还需要探测材料本身具有强的带外信号抑制能力,这一点单靠滤波片难以做到。AlGaN材料同时具备发展高紫外带内/带外信号抑制比和高带内增益探测器件的能力。AlxGa1-xN材料可以通过控制Al组分调控禁带宽度(3.42~6.2 e V),对应探测波段覆盖紫外到日盲以及深紫外波段,与传统材料相比,AlGaN还具有很高的比探测率,是紫外探测领域的理想材料。但是要实现高抑制比、高增益雪崩器件需要解决以下几个关键问题:材料外延中的缺陷控制问题、器件设计与制备中的雪崩离化调控问题以及暗电流抑制问题。因此本文将从AlGaN材料生长和雪崩探测器设计与制备等多个方面来讨论和解决这些关键科学问题和技术瓶颈:(1)从材料外延角度出发,发展了利用Ni金属退火自组装来制备Al N纳米图形模板的方法。与此同时,通过调节Ni金属厚度、退火温度等参数来控制纳米图形尺寸,并且研究了Ni退火自组装与位错分布的关系,成功制备出了分布均匀的Al N纳米柱。进一步地利用自组装Al N纳米图形模板制备高Al组分AlGaN。模板能够实现AlGaN横向外延,有效降低材料位错,提升晶体质量。与此同时也应用了超晶格结构过滤位错。在制备完成的AlGaN模板上进一步外延出器件结构,制备出AlGaN基紫外雪崩光电探测器,表现出优异的雪崩特性。(2)从器件设计角度出发,以倍增分离SAM结构为基础,创新性地设计了背入射渐变增强结构APD,实现了高增益日盲紫外探测性能,并设计了光子晶体滤波器,从理论上阐述了光子晶体与APD的结合应用。此外,提出了正入射极化增强结构,利用极化和能带工程有效提高了APD增益。经过数值计算对不同结构的SAM APD不同层结构进行了精细化调控,为不同结构的器件设计提供了性能提升改进方案。(3)从器件制备角度出发,介绍了AlGaN基APD的制备工艺,并且提出了新的台面结构工艺和渐变组分工艺以提高器件性能。以工艺制备为基础,制备出了一系列高性能器件,并且分析了SAM型APD的倍增与穿通机制。具体为以下几方面:制备了不同倍增尺寸的背入射AlGaN SAM APDs。发现倍增宽度与器件性能存在权衡关系。使用不同的Al N模板来生长SAM结构,发现较低的晶体质量会提高APD的暗电流,更容易引发提前击穿;制备了一种基于三层台面结构的,实现了高紫外探测性能。证明了三层台面结构有利于优化电场分布,有利于降低暗电流和击穿电压。研究了背入射AlGaN APDs的台面尺寸效应,并应用渐变Al组分结构,改善晶体质量;研究了器件电容特性,直接观测到SAM型AlGaN APD的穿通行为。电容的显着下降趋势揭示了n型插入层的耗尽过程,表明了穿通行为的发生。从实验与理论两方面明确揭示了SAM APD的穿通机理,为提取器件穿通电压提供了一种直接的方法。制备了集成光子晶体的离化增强型AlGaN异质结构日盲APD。通过极化工程和组分调控增强碰撞电离,创新性地设计并集成了一维周期晶体作为光学滤波器,有效提高了APD的日盲探测能力;(4)从性能提升角度出发,制备了插指结构的MSM型α-Ga2O3深紫外日盲紫外光电探测器。通过在器件表面引入铝纳米粒子,使器件响应度提升一个量级。利用KPFM表面势分布直接揭示了Al纳米等离子体局域场产生机制,证明了纳米等离激元增强效应。
吴云峰[6](2019)在《氧化锌材料的微区电学特性分析及其光电特性研究》文中研究表明氧化锌(ZnO)材料具有独特的光学和电学性质,在室温下有3.37 eV的带隙宽度和60 meV的高激子结合能,是性能良好的具有宽直接带隙的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料。而ZnO纳米材料还可以用作气体传感器、荧光粉、能量存储装置、变阻器等,更引起研究人员的极大兴趣。现今,它在光学、电学、催化和光电器件等许多领域应用非常广泛。本论文主要研究了在Si(111)衬底上利用金属有机物化学气相沉积方法生长的ZnO薄膜材料的结构和电学特性。通过水热法在有裂纹的GaN/Si(111)衬底上合成了ZnO纳米棒和微米墙材料,研究了单根纳米棒和单个微米墙的微区电学特性。还利用水热法在InN/蓝宝石衬底上生长了特殊的ZnO微米六角盘状结构,分析了ZnO微米盘的光学和电学特性。最后还设计制备了ITO/MgO/ZnO结构的紫外光探测器原型器件,测试了其部分性能。主要研究工作如下:1.采用水热法在无裂纹的p-GaN/Si(111)和n-GaN/Si(111)上生长了ZnO纳米材料。研究结果表明在不同掺杂的GaN衬底上生长的ZnO纳米材料特性有所不同。在n-GaN/Si衬底上生长出的是具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米阵列,而在p-GaN/Si衬底上生长出的是具有薄膜状结构。形貌的差异是由于不同掺杂GaN层中螺纹位错的密度不同影响了ZnO纳米棒的密度所致。同时,与p-GaN/Si相比,生长在n-GaN/Si上的ZnO纳米材料具有更好的光学性能和更低的拉伸应力。2.采用不同生长液的水热法在有裂纹的GaN/Si衬底上生长了ZnO一维纳米棒和二维微米墙结构。ZnO纳米材料都是在GaN裂纹侧壁成核,并沿裂纹方向在GaN衬底上选择性生长的。由于裂纹的多样性,纳米材料呈现出相互连接的网状结构。ZnO纳米材料随时间的生长过程表明网络状纳米材料是通过纳米棒和微米墙的互连自组织生长而形成的。采用导电式原子力显微镜技术研究了单根ZnO纳米棒和微米墙微区电学特性,通过与形貌对应电流图像的研究表明它们的侧面与顶面和导电针尖接触的电学特性具有各向异性的特征。ZnO纳米棒和微米墙的电流-电压特性类似于肖特基二极管,利用二极管方程计算得到纳米棒和.微米墙的侧面有较低的势垒高度和较高的电流,比c面更具有电学活性。3.使用低温水溶液方法在InN/蓝宝石衬底上生长了ZnO微米级六角盘状材料。研究表明了ZnO六角盘结构在InN表面上被有效诱导生长。其形成机制为氮化铟表面经过氧化以及置于六甲基四氨溶液后形成了氢氧化铟层,铟离子在纳米ZnO的c轴方向起抑制作用继而生长成ZnO盘状结构。导电式原子力显微镜测量表明ZnO微米盘的侧面电流信号明显,而顶面没有电流信号,研究表明微区电流大小还依赖于微米盘的高度。ZnO微米盘光学性质研究和模间距计算结果表明腔内存在着回音壁(WGM)模式的激射机制。4.利用金属有机物化学气相沉积方法在Si(111)衬底上改变生长温度生长了四组ZnO薄膜样品。利用扫描电子显微镜研究分析了其表面形貌和薄膜厚度,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的表面形貌由片状岛变为颗粒状,再变为鹅卵石状结构。ZnO薄膜的厚度也逐渐增大,600 ℃时达到最大。采用导电式原子力显微镜测量了ZnO薄膜表面,并获得了表面形貌和对应电流图像,记录了各个ZnO片状岛或颗粒的偏离轴方向的侧面局部电流-电压(Ⅰ-V)特性。研究表明ZnO片状岛或颗粒偏离轴方向的侧面要比对应的顶面更具有电学活性。5.最后利用金属有机物化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上改变生长压强生长了六组ZnO薄膜样品。利用原子力显微镜研究分析了其表面形貌和微区电学特性,接着选取其中质量较好的ZnO/蓝宝石样片为衬底,采用简单的两步水热法在ZnO/蓝宝石上低温生长了MgO纳米片状结构,制备出一种基于ITO/MgO/ZnO结构的紫外(UV)光探测器原型器件。所制得的紫外光探测器原型器件具有良好的紫外探测性能。
王婷[7](2019)在《GaN、InN纳米材料的制备与性能研究》文中认为Ⅲ族氮化物半导体材料因其禁带宽度随合金组分而可调,覆盖0.646.2 eV的全光谱范围,可广泛应用于太阳能电池、近红外紫外发光器件、高温高压高频功率器件等领域。与薄膜材料相比,纳米结构的Ⅲ族氮化物形貌丰富多样,呈现出不同的性能。将低维Ⅲ族氮化物纳米结构材料应用于光探测器、电化学储能器件中有着广阔的应用前景。本文以探究Ⅲ族氮化物的光探测和电化学储能器件的应用为目标,以GaN和InN半导体材料为研究对象,研究并制备了低维结构的GaN和InN纳米材料,分析纳米结构材料的生长机理,结合纳米材料的结构特点,设计并构建了不同的器件,以实现其应用。本论文共分为五章,研究的主要内容和取得的主要结果归纳如下:第一章概述了Ⅲ族氮化物的基本物理化学性质,纳米材料的特性及其主要合成方法和生长机理。分析了GaN和InN纳米材料的化学气相法制备、在电子和光电子器件领域应用的国内外研究现状,并根据课题的研究背景和主要存在问题提出本研究的主要内容。第二章介绍了本文用到的GaN和InN纳米材料的制备方法和使用的生长设备,并着重介绍了纳米材料样品的结构、成分及光学特性等表征方法及仪器设备,以及紫外探测器测试和电化学测试方法。第三章详细研究了GaN纳米材料的制备及性能。利用化学气相沉积法,分别以GaCl3和Ga2O3为Ga源,在硅衬底上制备了GaN纳米材料。研究了源基距、衬底温度、源区温度、载气流量、NH3流量、保温时间以及有无Au催化剂对GaN纳米结构材料的影响。通过对纳米结构材料的形貌和结构特点的分析,探讨了GaN纳米结构材料的生长机理。以GaCl3为源,合适的温度梯度、源基距和气体流量时可以获得沿,-方向生长的GaN纳米棒;以Ga2O3为源,在Au催化剂辅助下,制备了GaN纳米线、塔状纳米棒、纳米片,GaN纳米结构材料的生长遵循气-液-固生长机制,GaN纳米结构材料的物理性质与生长温度和NH3流量(即Ⅲ/Ⅴ比)密切相关。GaN纳米材料的形态随着Ⅲ/Ⅴ比的增加,从纳米线变为塔状纳米棒或纳米片。高Ⅲ/Ⅴ比生长的塔状GaN纳米棒具有良好的单晶特性和强364 nm近带边发光。第四章主要研究了InN纳米材料的制备及性能。利用化学气相沉积法,以InCl3为In源,在硅衬底上制备了InN纳米材料。研究了生长温度、气体流量以及有无Au催化剂对InN纳米结构材料的影响。InN材料的生长温度范围约为600-700℃。无催化剂条件下,合适的生长温度、NH3流量和载气流量可获得表面平整、晶体质量较高的柱状InN材料,具有中心波长约为570 nm的光致发光峰;Au催化剂辅助生长获得的材料主要为In2O3,并且,生长温度为750℃时得到的产物是特殊的Au嵌入In2O3纳米线,Au纳米点沿In2O3纳米线轴向呈不连续分布。根据对其生长机制的分析发现这一特殊结构是NH3和Au共同催化作用的结果。第五章探究了GaN纳米材料在紫外探测和电化学储能方面的应用。包括:(1)构建了基于塔状GaN纳米棒的金属-半导体-金属(MSM)结构紫外探测器,研究了该器件的光电探测性能。塔状GaN基紫外探测器表现出良好的探测性能、快速响应能力。探测器响应的上升时间(tr)和衰减时间(td)分别小于82和164 ms;当偏压为3 V时,光电流和响应度分别达52μA和64.2 mA/W。(2)基于GaN纳米线的大长径比,结合材料高电子迁移率、良好的电化学可逆性和热稳定性特点,用于电化学储能器件时不仅可以增加电极与电解质之间的接触面积,缩短电子和离子的传输路径,有利于提升电极的储能性能,还可以适用于恶劣环境。文中研究了GaN纳米线和GaN-MoS2复合纳米线电极的电化学性能和储能机理。GaN和GaN-MoS2纳米线电极的电化学性能均表现出法拉第电子迁移特性和快速充放电能力。当电流密度为1 mA cm-2时,GaN和GaN-MoS2纳米线的比容量分别为128.8和173.4 mC cm-2,表现出较高的储能特性。
赵海康[8](2016)在《BN包覆GaN纳米线复合结构制备及理论研究》文中研究表明氮化镓(GaN)是III-V族第三代直接宽禁带半导体材料,具有稳定的物理化学性质和优越的光电性能,可以被用于制造紫外线探测器、高温高辐射探测器和高频大功率微波器件等。包覆作为开拓GaN光电子器件应用的重要途径,被广大科研学者采用。氮化硼(BN)是直接宽带隙半导体材料,具有与GaN相同的结构和相近的晶格常数,具有良好的物化性质及负的电子亲和势,被广泛地应用于场发射器件及发光二极管等。因此鉴于两者的优良特性可制备BN包覆GaN纳米线复合结构来提升场发射器件及发光器件的性能。本文通过理论和实验两部分研究BN包覆GaN纳米线复合结构的性质和CVD制备。在理论上,用密度泛函理论(DFT)研究了BN包覆GaN纳米线的电子结构和功函数。结果表明,BN包覆GaN纳米线复合结构的带隙稍微变宽,导带向高能方向稍有移动,电子亲和势减小;BN包覆GaN纳米线修饰了GaN纳米线的电子结构,复合结构导带底的电荷密度主要分布在B原子及其附近的N原子和Ga原子周围;BN包覆GaN纳米线使得GaN纳米线表面功函数(WF)稍有降低。在实验上,采用化学气相沉积法(CVD)法,首先在Si沉底上制备出形貌比较好的GaN纳米线,然后使用B的前驱体在已经长好的GaN纳米线上进行二次生长BN材料进行包覆,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X-射线衍射(XRD)、能谱(EDS)对BN包覆GaN纳米线复合结构进行表征,研究了不同前驱体和反应温度对BN包覆GaN纳米线复合结构的影响。结果表明,使用B2O3及C粉作为前驱体包覆结果最好;反应温度过低包覆不完全,反应温度过高有片状结晶生成,在800℃,包覆的形貌最好;GaN纳米线的制备符合V-L-S生长机制,BN的包覆符合V-S生长机制构。
崔真[9](2015)在《GaN纳米线场发射性能增强研究》文中研究说明氮化镓(GaN)是一种性能优异的宽禁带半导体材料(3.4 e V),具有优良的光学、电学性质、热稳定性和机械性能好,在光电子和微电子器件等领域具有广泛的应用。GaN材料电子亲和势小(2.7-3.3 e V),而且物理性质和化学性质稳定,有较高的熔点(1500oC),是一种很有前途的场发射阴极材料。一维纳米材料由于具有大的长径比使其在场发射应用中具有优越性,GaN纳米线亦具有优异的场发射性能。GaN纳米线的场发射性能,除了与长径比有关外,还与其形貌和掺杂等因素有关,本文从形貌和掺杂两方面入手增强GaN纳米线场发射性能,主要内容如下:1.制备特殊形貌GaN纳米线,提高了场增强因子,使GaN纳米线的场发射性能得到增强。用化学气相沉积(CVD)法制备了特殊形貌GaN纳米线,并研究其场发射性能。用碳还原CVD法在Pt/Si(111)衬底上生长了塔形GaN纳米线,其横截面为六边形,晶体结构为六方纤锌矿单晶结构,沿[0001]晶向生长;塔形GaN纳米线具有较低的开启电场(4.39 V/μm)和较大的场发射增强因子(2087)。用CVD法在Pt/Si(111)衬底上制备了铅笔形GaN纳米线,直径沿生长轴向从600 nm逐渐减小到200 nm,总长度达到十几微米,晶体结构为六方纤锌矿单晶结构;铅笔形GaN纳米线具有较低的开启电场(3.5V/μm)和高的场发射电流稳定性。塔形GaN纳米线和铅笔形GaN纳米线的开启电场均低于普通GaN纳米线,即本文制备的塔形和铅笔形GaN纳米线由于具有特殊形貌而使得场发射性能得到增强。用CVD法在Pt/Si(111)衬底上通过两步生长法制备了三维分支结构GaN纳米线。第一步,在Pt/Si(111)衬底上制备了GaN纳米线;第二步,在GaN纳米线上溅射一层Pt薄膜,然后在其上继续生长分支结构的GaN纳米线;得到的三维分支结构GaN纳米线的晶体结构为六方纤锌矿单晶结构,三维分支结构GaN纳米线的中轴纳米线直径约200nm,分支GaN纳米线直径约70 nm,长度约500 nm,共有六个分支结构,分支结构之间的夹角约为60°;三维分支结构GaN纳米线具有很低的开启电场(2.35 V/μm)及高场增强因子(2938),最大电流密度可达1787μA/cm2,三维分支结构GaN纳米线的开启电场远低于普通GaN纳米线,场增强因子和可达到的最大电流密度远大于普通的GaN纳米线,即三维分支结构GaN纳米线的场发射性能远优于普通GaN纳米线。2.制备Se掺杂GaN纳米线,减小了功函数,使GaN纳米线的场发射性能得到增强。用密度泛函理论计算了Se掺杂GaN纳米线的电子结构和功函数,设计了三种掺杂模型(掺杂浓度分别为2.08%、4.17%和6.25%)及未掺杂模型,计算结果表明,与未掺杂GaN纳米线相比,三种Se掺杂GaN纳米线的费米能级附近的施主能级主要是由Se的4p态和N的2p态构成,费米能级向上移动,三种Se掺杂GaN纳米线的功函数比未掺杂GaN纳米线的功函数(4.1e V)都小,说明可以通过Se掺杂降低功函数来增强GaN纳米线的场发射性能;用CVD法在Pt/Si(111)衬底上制备出Se掺杂浓度分别为1.61%、4.02%、5.98%的GaN纳米线,三种Se掺杂GaN纳米线的开启电场均低于未掺杂GaN纳米线,场发射性能均优于未掺杂GaN纳米线,和理论计算结果吻合。Se掺杂使GaN纳米线的功函数减小,场发射性能得到增强。
陈蓉娜[10](2014)在《氮化镓的化学气相沉积法制备及其光学性能研究》文中研究表明作为第三代半导体材料的代表,氮化镓的研究一直是个热点。氮化镓具有的独特的光学、电学等性质,在光学及光电化学方面有着优异的性能和广泛的应用。本文在管式炉中采用化学气相沉积法(CVD),分别制备了具有一维结构的氮化镓纳米棒,纳米线以及掺铬及掺铟氮化镓纳米线。考察了催化剂、不同镓源、氨化温度及氨化时间对产物组成,结构及形貌的影响。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)和光致荧光光谱(PL)等表征手段对样品进行了检测分析。同时对各种生长条件下不同材料的形成机理进行了分析和探讨。主要研究内容和结果归纳如下:以氧化镓为镓源,氨气为氮源,硅片作衬底,氨化温度1050℃,氨化2h,制备了氮化镓纳米棒。分别采用不同的催化剂,即镍粉、铟粉和硝酸镍,研究了催化剂对氮化镓结构及形貌的影响。结果显示当催化剂为硝酸镍时,制备得到的氮化镓纳米棒形貌最好,晶化程度最高。通过对不加催化剂和加催化剂产物的SEM和EDS分析,推断不加催化剂下制备的氮化镓纳米棒符合气-固生长机理的,而加催化剂的氮化镓纳米棒符合气-液-固生长机理。采用光致荧光考察了样品的光学性能,结果显示,硝酸镍作催化剂制备的氮化镓在369nm处有一个较强的发光峰,而在537nm处有一个相对弱的发光峰。和无催化剂制备的氮化镓相比,峰位明显向着波长更小的方向移动。分别以金属镓,氧化镓和羟基氧化镓为镓源,氨气为氮源,硅片作衬底,制备了氮化镓纳米线。考察了催化剂(铟粉和硝酸镍)、氨化温度(800℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃)及氨化时间(0.5h、1h、1.5h、2h、3h)对产物的影响。结果显示,以氧化镓为镓源,硝酸镍为催化剂,1050℃下氨化3h制得定向生长的氮化镓纳米线阵列。纳米线直径仅为30nm,长度超过10μm,为六方单晶结构。光致荧光分析结果显示,三种镓源下制备的样品均在370nm附近出现一个氮化镓的特征发光峰,相对于体GaN材料发生了轻微的红移。其中以氧化镓为镓源制备的氮化镓纳米线的PL谱显示样品的缺陷最小。以氧化镓为镓源,氯化铬为铬源,硅片作衬底,制备了铬掺杂氮化镓纳米线。考察了铬源量(0.1g、0.5g、1g)、氨化温度(850℃、950℃、1050℃)、氨化时间(1h、1.5h、2h、3h)对氮化镓的影响。发现当铬源量为0.5g,1050℃下氨化3h制备得到大量的直的掺铬氮化镓纳米线,依据XRD和EDS分析确定铬质量分数为2.8%。在纳米线头部发现催化剂粒子,推断铬掺杂氮化镓纳米线符合气-液-固生长机理。考察了铬掺杂氮化镓样品的光学性能,荧光谱图显示除了出现氮化镓的本征发光峰,还出现一个弱的发光峰位于602nm处,认为是由掺杂引起的。以氧化镓为镓源,氯化铟为铟源,分别采用不加催化剂及硝酸镍为催化剂制备了铟掺杂氮化镓纳米结构。结果显示两种条件下均能获得六方结构的铟掺杂氮化镓,但不加催化剂只能获得氮化镓块体及纳米锥状物。而以硝酸镍为催化剂,铟源量为0.5g,氨化温度为1050℃,氨化3h下得到大量的直的铟掺杂氮化镓纳米线,铟含量为2.7%。和铬掺杂的氮化镓样品的PL谱图比较,在456nm处的发光峰强度偏大,说明铟掺杂氮化镓纳米线的表面缺陷较多,但同样在598nm处出现一个弱的发光峰,认为是由于掺杂扩大了氮化镓的光响应。以氧化镓为镓源,以硝酸镍为催化剂,反应1.5h,成功合成了大量的直径范围为100-200nm,长度达到几十个微米的直羟基氧化镓纳米棒以及边缘呈锯齿状的之字形结构的单晶纳米棒。考察了催化剂(镍和硝酸镍)及反应温度(0.5h和1.5h)对样品的影响。
二、用金属有机化学汽相沉积法生长立方相氮化镓发光二极管(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用金属有机化学汽相沉积法生长立方相氮化镓发光二极管(论文提纲范文)
(1)新型宽禁带半导体复合薄膜的光学性质(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 氧化锌(ZnO) |
1.2.1 ZnO薄膜的基本结构和性质 |
1.2.2 ZnO薄膜在(光)电子器件中的主要应用 |
1.2.2.1 发光二极管(LEDs) |
1.2.2.2 薄膜晶体管(TFTs) |
1.2.2.3 稀磁氧化物半导体(DMSs) |
1.3 氮化镓(GaN) |
1.3.1 GaN薄膜的基本结构和性质 |
1.3.2 GaN薄膜在(光)电子器件中应用 |
1.3.2.1 高电子迁移率晶体管(HEMTs) |
1.3.2.2 发光二极管(LEDs) |
1.3.2.3 GaN基LED的压电光电子学调控 |
1.4 本文的研究内容 |
第二章 Ni掺杂ZnO的光学性质研究 |
2.1 引言 |
2.2 掺杂ZnO薄膜的物相及组分研究 |
2.2.1 晶体结构 |
2.2.2 掺杂含量分析 |
2.3 掺杂ZnO薄膜的光致发光性质研究 |
2.3.1 声子模演变 |
2.3.2 低温带隙拟合 |
2.3.3 声子模对称性分析 |
2.4 掺杂ZnO薄膜的表面形貌分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 柔性InGaN/GaN量子阱LED的光学性能调控 |
3.1 引言 |
3.2 柔性InGaN/GaN量子阱薄膜的制备及转移 |
3.2.1 合成水凝胶 |
3.2.2 制备柔性LED薄膜 |
3.2.3 转移前后结构及性能表征 |
3.3 压电光电子学效应对柔性InGaN/GaN量子阱薄膜的光学调控 |
3.3.1 压电调控(弯曲)柔性InGaN/GaN量子阱薄膜发光 |
3.3.2 柔性InGaN/GaN量子阱薄膜的拉伸光学性能 |
3.4 柔性LED薄膜的封装 |
3.5 本章小结 |
第四章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
4.3 主要创新点 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表论文情况 |
(2)PVK/氧化镓有机无机异质结光电二极管的研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 宽禁带半导体氧化镓 |
1.2.1 氧化镓的结构与基本性质 |
1.2.2 氧化镓薄膜的研究背景 |
1.2.3 氧化镓的应用现状与前景 |
1.3 有机聚合物光电材料PVK |
1.3.1 PVK有机材料结构及基本性质 |
1.3.2 PVK材料主要应用 |
1.4 有机无机杂化光电探测器件的研究进展 |
1.5 研究内容及结构安排 |
参考文献 |
第二章 实验方法及表征测试手段 |
2.1 引言 |
2.2 薄膜的制备方法 |
2.2.1 金属有机化学气相沉积 |
2.2.2 磁控溅射 |
2.2.3 激光分子束外延 |
2.2.4 旋涂法 |
2.3 表征方法 |
2.3.1 X射线衍射分析 |
2.3.2 扫描电子显微镜 |
2.3.3 拉曼光谱 |
2.3.4 紫外可见吸收光谱 |
2.3.5 椭圆偏振仪 |
2.4 半导体光电性能分析测试仪 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 PVK/氧化镓异质结的制备和性能表征 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 器件的制备 |
3.3 表征结果与讨论 |
3.3.1 材料表征 |
3.3.2 薄膜光学性能表征与讨论 |
3.3.3 器件光电性能表征与讨论 |
3.3.4 器件工作机理分析与讨论 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 PVK薄膜层厚度对日盲光电二极管的影响 |
4.1 引言 |
4.2 实验设计 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 材料表征 |
4.3.2 薄膜光电性能表征与讨论 |
4.3.3 不同薄膜厚度光电性能的对比与讨论 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 总结与展望 |
5.1 主要内容与结论 |
5.2 存在的不足与展望 |
致谢 |
作者攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(3)氧掺杂AlN薄膜结构与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 AlN薄膜的结构 |
1.3 AlN薄膜的性质与应用 |
1.3.1 光学材料 |
1.3.2 压电材料 |
1.3.3 缓冲层材料 |
1.3.4 热电偶涂层材料 |
1.3.5 衬底材料 |
1.4 AlN薄膜的制备方法 |
1.4.1 溶胶-凝胶旋涂法 |
1.4.2 分子束外延 |
1.4.3 脉冲激光沉积法 |
1.4.4 金属有机化学气相沉积法 |
1.4.5 原子层沉积法 |
1.4.6 磁控溅射法(MS) |
1.5 AlN薄膜的基底选择 |
1.5.1 蓝宝石做基底材料 |
1.5.2 Si C做基底材料 |
1.5.3 Si做基底材料 |
1.6 研究现状与研究热点 |
1.6.1 柔性SAW |
1.6.2 AlGaN合金 |
1.6.3 AlN的掺杂 |
1.6.4 离子注入 |
1.7 本文的研究目的与研究内容 |
2.薄膜制备与结果表征 |
2.1 磁控溅射原理 |
2.2 非平衡射频反应磁控溅射 |
2.3 AlN薄膜的制备过程 |
2.4 AlN薄膜的表征 |
2.4.1 X射线衍射光谱 |
2.4.2 光致发光光谱 |
2.4.3 透射光谱 |
2.4.4 傅里叶红外光谱 |
3 氧掺杂AlN薄膜实验探究 |
3.1 单层氧掺杂AlN薄膜结构与性能分析 |
3.1.1 AlN薄膜的XRD结果与分析 |
3.1.2 AlN薄膜的PL光谱结果与分析 |
3.1.3 AlN薄膜的透射光谱结果与分析 |
3.1.4 AlN薄膜的傅里叶红外光谱结果与分析 |
3.1.5 小结 |
3.2 多层氧掺杂AlN薄膜结构与性能分析 |
3.2.1 AlN薄膜的XRD结果与分析 |
3.2.2 AlN薄膜的PL光谱与分析 |
3.2.3 AlN薄膜的透射光谱结果与分析 |
3.2.4 AlN薄膜的傅里叶红外光谱结果与分析 |
3.2.5 小结 |
4 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(4)GaN基材料的分子束外延及其发光器件的制备与表征(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 氮化物半导体材料概述 |
1.1.1 氮化物半导体材料的发展历史 |
1.1.2 氮化物半导体材料的基本性质 |
1.2 氮化镓基发光二极管研究现状 |
1.2.1 氮化镓基发光二极管发展的制约因素 |
1.2.2 几种氮化镓基发光二极管的改进方案概述 |
1.3 长波长、高光效氮化镓基发光二极管MBE外延难点及研究现状 |
1.3.1 GaN薄膜二次外延技术 |
1.3.2 GaN纳米柱及GaN纳米柱基InGaN/GaN量子阱结构 |
1.4 论文结构与研究内容 |
参考文献 |
第二章 分子束外延技术及常用的表征技术简介 |
2.1 引言 |
2.2 氮化物分子束外延系统及其外延原理 |
2.3 测试表征方法简介 |
2.4 本章小结 |
第三章 分子束同质外延GaN薄膜的研究 |
3.1 引言 |
3.2 分子束外延高质量GaN薄膜技术的研究 |
3.2.1 表面Ga原子层控制技术 |
3.2.2 表面及界面处理技术 |
3.3 分子束外延n型GaN薄膜的研究 |
3.3.1 样品的制备及形貌表征 |
3.3.2 样品的电学性能测试及分析 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 隧穿结Micro-LEDs的制备及其特性的研究 |
4.1 引言 |
4.2 隧道结绿光LEDs结构的外延生长及Micro-LEDs器件的制备 |
4.2.1 隧道结绿光LEDs的外延生长 |
4.2.2 隧道结绿光Micro-LEDs器件的制备 |
4.3 隧道结Micro-LEDs性能分析 |
4.3.1 Micro-LEDs结构在提高LEDs调制带宽上的影响 |
4.3.2 隧道结Micro-LEDs结构漏电特性研究 |
4.3.3 隧道结Micro-LEDs结构光电特性分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 自组装GaN纳米柱的制备及GaN纳米柱基InGaN/GaN多量子阱结构的制备与表征 |
5.1 引言 |
5.2 自组装GaN纳米柱的制备及生长机制分析 |
5.2.1 金属Al退火温度对纳米柱形貌的影响 |
5.2.2 金属Al沉积时间对纳米柱形貌的影响 |
5.2.3 N/Ga比对纳米柱形貌的影响 |
5.3 InGaN/GaN多量子阱纳米柱的制备与表征 |
5.3.1 高In组分InGaN纳米柱的制备与表征 |
5.3.2 长波长复合光InGaN/GaN多量子阱纳米柱的制备与表征 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
攻读博士期间发表学术论文、参加学术会议和申请专利情况 |
致谢 |
(5)基于纳米图形模板的AlGaN材料制备及其紫外雪崩光电探测器研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 氮化物半导体材料的基本特性 |
1.2.1 氮化物半导体材料的晶体结构与物理特性 |
1.2.2 GaN基半导体异质结构的极化效应 |
1.3 雪崩光电探测器的基本原理与性能表征参数 |
1.3.1 雪崩光电探测器的基本工作原理 |
1.3.2 雪崩光电探测器主要性能参数 |
1.3.2.1 倍增因子 |
1.3.2.2 响应速度 |
1.3.2.3 倍增噪声 |
1.3.2.4 量子效率 |
1.4 AlGaN紫外APD研究现状及存在问题 |
1.4.1 AlGaN基紫外APD的研究现状 |
1.4.2 AlGaN基紫外APD发展存在问题及应对方案 |
参考文献 |
第二章 高Al组分AlGaN材料制备 |
2.1 引言 |
2.2 基于Ni金属自组装的AlN纳米图形模板制备 |
2.2.1 制备步骤 |
2.2.2 自组装纳米颗粒工艺优化 |
2.2.3 Ni/AlN表面合金化分析 |
2.2.4 Ni自组装与位错分布研究 |
2.2.5 纳米柱制备及刻蚀工艺优化 |
2.3 基于纳米图形化模板的高Al组分AlGaN横向外延 |
2.3.1 不同纳米柱尺寸模板外延的高Al组分AlGaN材料表征与优化 |
2.3.2 横向外延高Al组分AlGaN材料TEM表征 |
2.3.3 基于横向外延的AlGaN雪崩光电探测器制备与性能表征 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 AlGaN基紫外雪崩光电探测器设计 |
3.1 引言 |
3.2 半导体器件设计工具与仿真基础 |
3.2.1 仿真工具概述 |
3.2.2 结构定义 |
3.2.3 物理模型 |
3.2.4 数值计算方法 |
3.3 高增益AlGaN基紫外雪崩光电探测器设计 |
3.3.1 SAM结构雪崩光电探测器原理 |
3.3.2 背入射SAM结构插层渐变增强型AlGaN日盲紫外APD |
3.3.2.1 插层渐变增强型器件性能 |
3.3.2.2 日盲探测光子晶体滤波器设计 |
3.3.2.3 SAM型 APD精细结构调制 |
3.3.2.4 背入射器件设计小结 |
3.3.3 正入射SAM结构AlGaN/GaN异质结极化增强型紫外APD |
3.3.3.1 正入射极化增强型器件性能 |
3.3.3.2 异质结参数优化 |
3.3.3.3 正入射器件设计小结 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 AlGaN基紫外雪崩光电探测器制备与物理机制研究 |
4.1 引言 |
4.2 器件制备工艺 |
4.2.1 APD工艺流程 |
4.2.2 关键性制备工艺 |
4.2.2.1 三台面结构AlGaN紫外APD |
4.2.2.2 异质结Al_xGa_(1-x)N渐变组分结构 |
4.2.2.3 器件台面尺寸效应研究 |
4.2.2.4 KOH处理修复刻蚀损伤 |
4.3 集成一维光子晶体的离化增强型AlGaN日盲紫外APD |
4.3.1 SiO/SiN一维光子晶体 |
4.3.1.1 光子晶体概述 |
4.3.1.2 SiO/SiN一维光子晶体制备 |
4.3.1.3 SiO/SiN一维光子晶体性能表征 |
4.3.2 集成光子晶体的离化增强AlGaN日盲紫外APD |
4.3.2.1 异质结离化增强型AlGaN日盲紫外APD器件结构及I-V特性 |
4.3.2.2 异质结离化增强型APD电场与能带分析 |
4.3.2.3 光子晶体集成型APD光谱响应 |
4.3.2.4 APD器件性能比较与可提升因素 |
4.4 倍增层尺寸及AlN衬底对SAM型 AlGaN APD的性能调制 |
4.4.1 不同倍增层器件结构及材料光学特性 |
4.4.2 器件光电性能以及能带、电场分析 |
4.4.3 不同AlN衬底对器件性能影响 |
4.5 SAM型 AlGaN APD的穿通机制 |
4.5.1 器件结构及材料表征 |
4.5.2 器件光电特性 |
4.5.3 电容特性直接表征的SAM APD穿通行为 |
4.5.4 穿通机制理论解释 |
4.5.5 电容特性表征的杂质与缺陷态分析 |
4.6 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于Al纳米等离子增强效应的日盲探测研究 |
5.1 引言 |
5.2 α-Ga_2O_3日盲紫外探测器制备及测试表征 |
5.3 纳米等离子激元增强型日盲紫外探测器光电特性 |
5.4 Al纳米等离子激元增强效应机制 |
5.4.1 KPFM表征等离子激元诱导的表面局域场 |
5.4.2 能带理论解释纳米等离子激元增强效应 |
5.5 MSM结构插指间距对器件性能影响 |
5.6 本章小结 |
参考文献 |
第六章 总结与展望 |
致谢 |
攻读博士期间发表的论文、专利以及参加的会议 |
(6)氧化锌材料的微区电学特性分析及其光电特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 氧化锌材料的基本性质及其研究现状 |
1.2 氧化锌材料的制备方法 |
1.2.1 金属有机物化学气相沉积方法 |
1.2.2 水热合成法 |
1.2.3 其它合成ZnO纳米材料的方法简介 |
1.3 氧化锌材料的主要测试分析方法及其进展现状 |
1.3.1 原子力显微镜 |
1.3.2 导电式原子力显微镜工作原理及其新进展 |
1.3.3 扫描电子显微镜 |
1.3.4 X-射线衍射仪 |
1.3.5 光致发光谱 |
1.4 本文的主要研究方法与内容 |
2 基于水热法在GaN/Si衬底上制备的ZnO材料特性研究 |
2.1 引言 |
2.2 样品制备方案和分析方法 |
2.2.1 水热法制备氧化锌材料的生长液配方及反应机理 |
2.2.2 衬底制备 |
2.2.3 低温水热法生长氧化锌材料 |
2.3 ZnO材料的晶体结构和形貌特征分析 |
2.3.1 ZnO材料的晶体结构 |
2.3.2 表面形貌分析 |
2.4 ZnO材料的拉曼光谱分析 |
2.5 ZnO材料的光致发光特性 |
2.6 本章小结 |
3 氧化锌纳米棒和微米墙的微区电学特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 氧化锌纳米棒形貌表征和能谱测试分析 |
3.2.1 氧化锌纳米棒制备工艺 |
3.2.2 形貌表征 |
3.2.3 氧化锌纳米棒的能谱测试结果与分析 |
3.3 氧化锌纳米棒的微区电学特性分析 |
3.3.1 样品准备及其方法介绍 |
3.3.2 氧化锌纳米棒的导电式原子力显微镜测试分析 |
3.3.3 氧化锌纳米棒侧面的电学特性分析 |
3.4 氧化锌微米墙的微区电学特性分析 |
3.4.1 氧化锌微米墙的形貌表征 |
3.4.2 ZnO微米墙的微区电学特性分析 |
3.5 本章小结 |
4 氧化锌微米盘结构的光学和电学特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 氧化锌微米盘结构制备方法 |
4.3 氧化锌微米盘结构的光学特性研究 |
4.3.1 微米盘结构的形貌表征 |
4.3.2 微米盘结构的X-射线衍射分析 |
4.3.3 微米盘结构的生长机理 |
4.3.4 微米盘结构的光激射行为研究 |
4.4 氧化锌微米盘结构的微区电学特性研究 |
4.5 本章小结 |
5 硅衬底上MOCVD生长氧化锌薄膜的微区特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 样品制备 |
5.3 形貌表征 |
5.3.1 扫描电子显微镜形貌测试分析 |
5.3.2 原子力显微镜三维形貌表征 |
5.4 ZnO薄膜材料的微区电学特性研究 |
5.4.1 导电式原子力显微镜测试方法介绍 |
5.4.2 ZnO薄膜的微区导电特性分析 |
5.5 ZnO薄膜材料的晶体取向特性 |
5.6 本章小结 |
6 蓝宝石衬底上MOCVD生长的氧化锌薄膜微区电学特性分析及其紫外探测器的初步研究 |
6.1 引言 |
6.2 ZnO薄膜样品的制备 |
6.3 ZnO薄膜材料的结构和形貌特性 |
6.3.1 晶体取向分析 |
6.3.2 原子力显微镜形貌表征 |
6.4 ZnO薄膜材料的微区电学特性研究 |
6.5 MgO/ZnO异质结样品的制备 |
6.6 MgO纳米材料的结构特性和形貌特征 |
6.6.1 MgO纳米材料的结构特性 |
6.6.2 MgO纳米材料的形貌表征 |
6.7 MgO/ZnO光探测器构建和响应特性初步研究 |
6.7.1 MgO/ZnO光探测器原型器件设计与制备 |
6.7.2 MgO/ZnO光探测器紫外响应测试 |
6.7.3 MgO/ZnO光探测器时间响应特性测试 |
6.7.4 MgO/ZnO紫外探测器机理分析 |
6.8 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(7)GaN、InN纳米材料的制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 Ⅲ族氮化物简介 |
1.2 纳米材料及其生长机理 |
1.2.1 VS生长机制 |
1.2.2 VLS生长机制 |
1.3 GaN纳米材料 |
1.3.1 GaN纳米材料的制备 |
1.3.2 GaN纳米材料的应用 |
1.4 InN纳米材料 |
1.4.1 InN纳米材料的制备 |
1.4.2 InN纳米材料的应用 |
1.5 论文选题意义和主要研究内容 |
第二章 实验方法及表征手段 |
2.1 材料制备的原料及设备 |
2.2 主要表征手段 |
第三章 GaN纳米材料的制备与性能研究 |
3.1 GaCl_3为源生长GaN纳米材料 |
3.1.1 双温区生长GaN纳米材料 |
3.1.1.1 样品制备 |
3.1.1.2 源基距对GaN生长的影响 |
3.1.1.3 衬底温度对GaN生长的影响 |
3.1.1.4 源区温度对GaN生长的影响 |
3.1.1.5 载气流量对GaN生长的影响 |
3.1.1.6 NH_3流量对GaN生长的影响 |
3.1.2 三温区生长GaN纳米材料 |
3.1.2.1 样品制备 |
3.1.2.2 源基距对GaN生长的影响 |
3.1.2.3 载气流量对GaN生长的影响 |
3.1.2.4 保温时间对GaN生长的影响 |
3.2 Ga2O_3为源生长GaN纳米材料 |
3.2.1 样品制备 |
3.2.2 生长温度对GaN生长的影响 |
3.2.3 NH_3流量对GaN生长的影响 |
3.2.4 GaN纳米材料的生长机理分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 InN纳米材料的制备与性能研究 |
4.1 样品制备 |
4.2 无催化剂生长InN纳米材料 |
4.2.1 生长温度对InN生长的影响 |
4.2.2 气体流量对InN生长的影响 |
4.2.3 正交试验生长InN纳米材料 |
4.2.4 InN纳米材料的性能研究 |
4.3 Au催化剂辅助生长InN纳米材料 |
4.4 本章小结 |
第五章 GaN纳米材料的应用 |
5.1 塔状GaN纳米棒的紫外探测应用 |
5.1.1 塔状GaN纳米棒的材料性能 |
5.1.2 塔状GaN纳米棒的光电探测性能 |
5.2 GaN纳米线的电化学储能应用 |
5.2.1 GaN及GaN-MoS_2纳米线的性能表征 |
5.2.1.1 MoO_3为源生长GaN-MoS_2纳米线 |
5.2.1.2 Mo为源生长GaN-MoS_2纳米线 |
5.2.2 GaN及GaN-MoS_2纳米线的电化学性能 |
5.2.3 GaN及GaN-MoS_2纳米线的储能机理 |
5.3 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(8)BN包覆GaN纳米线复合结构制备及理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 纳米材料 |
1.1.1 纳米材料的分类 |
1.1.2 纳米材料特性 |
1.2 GaN材料性质 |
1.3 一维纳米材料主要制备方法 |
1.3.1 氢化物气相外延法 |
1.3.2 模板限制生长法 |
1.3.3 分子束外延法 |
1.3.4 金属有机化学气相沉积法 |
1.3.5 化学气相沉积方法 |
1.4 一维纳米线的生长机制 |
1.4.1 气-液-固 |
1.4.2 气-固 |
1.5 纳米线复合结构生长方法 |
1.6 一维GaN纳米材料研究进展 |
1.7 GaN、BN相关的纳米复合结构研究进展 |
1.8 本文选题依据及主要研究内容 |
2 BN包覆GaN纳米线复合结构密度泛函理论研究 |
2.1 理论基础 |
2.1.1 第一性原理 |
2.1.2 密度泛函理论 |
2.1.3 交换相关能量泛函 |
2.1.4 VASP介绍 |
2.2 模型构建和计算方法 |
2.2.1 计算模型 |
2.2.2 计算方法 |
2.3 结果分析 |
2.3.1 能带结构及局域电荷分析 |
2.3.2 电子态密度 |
2.3.3 功函数 |
2.4 本章小结 |
3 BN包覆GaN纳米线复合结构的制备及表征 |
3.1 实验原料及设备 |
3.1.1 实验原料 |
3.1.2 实验设备 |
3.2 表征方法 |
3.3 实验过程 |
3.3.1 Si衬底的准备方法 |
3.3.2 GaN纳米线的制备 |
3.3.3 不同前驱体制备BN包覆GaN纳米线复合结构 |
3.4 实验结果与分析 |
3.4.1 不同前驱体对BN包覆GaN纳米线复合结构的影响 |
3.4.2 温度对BN包覆GaN纳米线复合结构的影响 |
3.5 BN包覆GaN纳米线复合结构的物相分析 |
3.6 BN包覆GaN纳米线复合结构生长机制分析 |
3.7 本章小结 |
4 结论与展望 |
4.1 本文的主要结论 |
4.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(9)GaN纳米线场发射性能增强研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 纳米材料简介 |
1.2.1 纳米材料概述 |
1.2.2 纳米材料的特性 |
1.3 氮化镓材料性质 |
1.3.1 物理性质 |
1.3.2 化学性质 |
1.3.3 电学性质 |
1.3.4 光学性质 |
1.4 氮化镓纳米线的合成方法 |
1.4.1 分子束外延法 |
1.4.2 金属有机化学气相沉积法 |
1.4.3 氢化物输运气相外延生长法 |
1.4.4 模板限制生长法 |
1.4.5 激光烧蚀法 |
1.4.6 氧化物辅助生长法 |
1.4.7 化学气相沉积法 |
1.4.8 溶胶-凝胶法 |
1.5 纳米线的生长机制 |
1.5.1 VLS机制 |
1.5.2 VS机制 |
1.6 场发射简介 |
1.6.1 功函数 |
1.6.2 场增强因子 |
1.6.3 场发射阴极材料研究进展 |
1.7 GaN纳米材料研究进展 |
1.7.1 GaN材料实验研究进展 |
1.7.2 GaN材料理论研究进展 |
1.7.3 GaN纳米材料场发射研究进展 |
1.8 本文选题依据与主要研究内容 |
1.8.1 选题依据 |
1.8.2 主要研究内容 |
2 特殊形貌GaN纳米线制备及场发射性能研究 |
2.1 塔形GaN纳米线制备 |
2.1.1 工艺条件对制备塔形GaN纳米线的影响 |
2.1.2 塔形GaN纳米线XRD表征 |
2.1.3 塔形GaN纳米线SEM表征 |
2.1.4 塔形GaN纳米线TEM表征 |
2.1.5 塔形GaN纳米线生长机理分析 |
2.2 塔形GaN纳米线性能测试 |
2.2.1 塔形GaN纳米线光致发光谱分析 |
2.2.2 塔形GaN纳米线拉曼光谱分析 |
2.2.3 塔形GaN纳米线场发射性能分析 |
2.3 铅笔形GaN纳米线制备 |
2.3.1 工艺条件对制备铅笔形GaN纳米线的影响 |
2.3.2 铅笔形GaN纳米线XRD表征 |
2.3.3 铅笔形GaN纳米线SEM表征 |
2.3.4 铅笔形GaN纳米线生长机理分析 |
2.4 铅笔形GaN纳米线场发射性能分析 |
2.5 本章小结 |
3 三维分支结构GaN纳米线制备及场发射性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 三维分支结构GaN纳米线制备 |
3.3 三维分支结构GaN纳米线表征 |
3.3.1 三维分支结构GaN纳米线XRD表征 |
3.3.2 三维分支结构GaN纳米线SEM表征 |
3.3.3 三维分支结构GaN纳米线TEM表征 |
3.4 三维分支结构GaN纳米线生长机理分析 |
3.5 三维分支结构GaN纳米线性能测试 |
3.5.1 三维分支结构GaN纳米线光致发光谱分析 |
3.5.2 三维分支结构GaN纳米线场发射性能分析 |
3.6 本章小结 |
4 Se掺杂GaN纳米线场发射性能研究 |
4.1 第一性原理研究Se掺杂GaN纳米线 |
4.1.1 密度泛函理论 |
4.1.2 计算模型和方法 |
4.1.3 形成能 |
4.1.4 模型优化 |
4.1.5 能带结构 |
4.1.6 态密度 |
4.1.7 功函数 |
4.2 Se掺杂GaN纳米线制备 |
4.2.1 工艺条件对Se掺杂GaN纳米线制备的影响 |
4.2.2 不同浓度Se掺杂GaN纳米线制备 |
4.2.3 Se掺杂GaN纳米线XRD表征 |
4.2.4 Se掺杂GaN纳米线TEM表征 |
4.3 Se掺杂GaN纳米线场发射性能分析 |
4.4 本章小结 |
5 全文总结 |
5.1 工作总结 |
5.2 本文创新点 |
5.3 未来工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间研究成果 |
攻读博士期间参与的研究课题 |
攻读博士期间获得奖项 |
附录 |
(10)氮化镓的化学气相沉积法制备及其光学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景 |
1.2 氮化镓的发展历史 |
1.2.1 氮化镓的研究进展 |
1.2.2 氮化镓材料的发展趋势 |
1.2.3 一维氮化镓纳米材料的研究进展 |
1.3 氮化镓的基本性质 |
1.3.1 物理性质 |
1.3.2 化学性质 |
1.3.3 光学性质 |
1.3.4 电学性质 |
1.4 氮化镓材料的应用 |
1.5 一维氮化镓纳米材料的制备方法 |
1.5.1 模板生长法 |
1.5.2 化学气相沉积法(CVD) |
1.5.3 金属有机化学气相沉积法(MOCVD) |
1.5.4 氧化辅助合成法 |
1.5.5 水热法和溶剂热法 |
1.5.6 真空热蒸发法 |
1.5.7 磁控溅射法(MS) |
1.6 本文的主要研究内容和目的 |
第2章 实验方法及表征手段 |
2.1 实验方法 |
2.2 样品的表征手段 |
2.2.1 X 射线衍射(XRD) |
2.2.2 透射电子显微镜(TEM) |
2.2.3 X 射线能谱仪(EDS) |
2.2.4 场发射扫描电子显微镜(FESEM) |
2.2.5 荧光光谱仪(PL) |
2.2.6 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR) |
第3章 氮化镓纳米棒的制备及表征 |
3.1 引言 |
3.2 实验 |
3.2.1 实验试剂 |
3.2.2 样品的制备 |
3.2.3 样品的表征 |
3.3 无催化剂制备氮化镓的结果分析 |
3.3.1 氮化镓的物相分析 |
3.3.2 氮化镓的形貌分析 |
3.3.3 氮化镓的组成分析 |
3.4 镍作催化剂制备氮化镓的结果分析 |
3.4.1 氮化镓的物相分析 |
3.4.2 氮化镓的形貌分析 |
3.4.3 氮化镓的组成分析 |
3.4.4 氮化镓的结构分析 |
3.5 铟作催化剂制备氮化镓的结果分析 |
3.5.1 氮化镓的物相分析 |
3.5.2 氮化镓的形貌分析 |
3.5.3 氮化镓的组成分析 |
3.5.4 氮化镓的结构分析 |
3.6 硝酸镍作催化剂制备氮化镓的结果分析 |
3.6.1 氮化镓的物相分析 |
3.6.2 氮化镓的形貌分析 |
3.6.3 氮化镓的组成分析 |
3.6.4 氮化镓的结构分析 |
3.6.5 氮化镓的红外分析 |
3.6.6 氮化镓的光致发光分析 |
3.7 机理探讨 |
3.7.1 基本理论 |
3.7.2 氮化镓生长机理探讨 |
3.8 本章小结 |
第4章 氮化镓纳米线的制备及表征 |
4.1 引言 |
4.2 实验 |
4.2.1 实验试剂 |
4.2.2 样品的制备 |
4.2.3 样品的表征 |
4.3 金属镓作镓源制备氮化镓的结果分析 |
4.3.1 铟粉作催化剂样品的物相分析 |
4.3.2 铟粉作催化剂样品的形貌分析 |
4.3.3 铟粉作催化剂样品的组成分析 |
4.3.4 硝酸镍作催化剂样品的物相分析 |
4.3.5 硝酸镍作催化剂样品的红外光谱分析 |
4.3.6 硝酸镍作催化剂样品的形貌分析 |
4.3.7 硝酸镍作催化剂样品的组成分析 |
4.3.8 硝酸镍作催化剂样品的结构分析 |
4.3.9 硝酸镍作催化剂样品的光学性能分析 |
4.4 氧化镓作镓源制备氮化镓的结果分析 |
4.4.1 氮化镓的物相分析 |
4.4.2 氮化镓的红外分析 |
4.4.3 氮化镓的形貌分析 |
4.4.4 氮化镓的结构分析 |
4.4.5 氮化镓的组成分析 |
4.4.6 氮化镓的光致荧光分析 |
4.5 羟基氧化镓作镓源制备氮化镓的结果分析 |
4.5.1 羟基氧化镓的物相分析 |
4.5.2 羟基氧化镓的形貌分析 |
4.5.3 氨化温度对产物的影响 |
4.5.4 氨化时间对产物的影响 |
4.5.5 氮化镓纳米线的形貌分析 |
4.5.6 氮化镓纳米线的结构分析 |
4.5.7 氮化镓纳米线的组成分析 |
4.5.8 氮化镓纳米线的光学性能分析 |
4.6 机理探讨 |
4.7 本章小结 |
第5章 掺杂氮化镓的制备及表征 |
5.1 引言 |
5.2 实验 |
5.2.1 实验试剂 |
5.2.2 样品的制备 |
5.3 掺铬氮化镓的结果分析 |
5.3.1 掺铬氮化镓的物相分析 |
5.3.2 掺铬氮化镓的形貌分析 |
5.3.3 掺铬氮化镓的结构分析 |
5.3.4 掺铬氮化镓的组成分析 |
5.3.5 氨化温度对 Cr 掺杂氮化镓的影响 |
5.3.6 氨化时间对 Cr 掺杂氮化镓的影响 |
5.3.7 掺铬氮化镓的光学性能分析 |
5.4 无催化剂掺铟氮化镓的结果分析 |
5.4.1 掺铟氮化镓的物相分析 |
5.4.2 掺铟氮化镓的形貌分析 |
5.4.3 掺铟氮化镓的组成分析 |
5.5 添加催化剂掺铟氮化镓的结果分析 |
5.5.1 掺铟氮化镓的物相分析 |
5.5.2 掺铟氮化镓的形貌分析 |
5.5.3 掺铟氮化镓的组成分析 |
5.5.4 掺铟氮化镓的结构分析 |
5.5.5 铟源量对掺铟氮化镓的影响 |
5.5.6 氨化温度对掺铟氮化镓的影响 |
5.5.7 掺铟氮化镓的光学性能分析 |
5.6 机理探讨 |
5.7 本章小结 |
第6章 羟基氧化镓的制备及表征 |
6.1 引言 |
6.2 实验 |
6.2.1 实验试剂 |
6.2.2 样品的制备 |
6.3 镍作催化剂制备羟基氧化镓的结果分析 |
6.3.1 羟基氧化镓的物相分析 |
6.3.2 羟基氧化镓的形貌分析 |
6.3.3 羟基氧化镓的组成分析 |
6.3.4 羟基氧化镓的结构分析 |
6.4 硝酸镍作催化剂制备羟基氧化剂的结果分析 |
6.4.1 羟基氧化镓的物相分析 |
6.4.2 羟基氧化镓的形貌分析 |
6.4.3 羟基氧化镓的组成分析 |
6.4.4 羟基氧化镓的结构分析 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
作者简介 |
四、用金属有机化学汽相沉积法生长立方相氮化镓发光二极管(论文参考文献)
- [1]新型宽禁带半导体复合薄膜的光学性质[D]. 陈基伟. 广西大学, 2021(12)
- [2]PVK/氧化镓有机无机异质结光电二极管的研制[D]. 代杰. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]氧掺杂AlN薄膜结构与性能研究[D]. 程建军. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]GaN基材料的分子束外延及其发光器件的制备与表征[D]. 吴耀政. 南京大学, 2020(12)
- [5]基于纳米图形模板的AlGaN材料制备及其紫外雪崩光电探测器研究[D]. 蔡青. 南京大学, 2020(02)
- [6]氧化锌材料的微区电学特性分析及其光电特性研究[D]. 吴云峰. 大连理工大学, 2019(01)
- [7]GaN、InN纳米材料的制备与性能研究[D]. 王婷. 华南理工大学, 2019(01)
- [8]BN包覆GaN纳米线复合结构制备及理论研究[D]. 赵海康. 西安理工大学, 2016
- [9]GaN纳米线场发射性能增强研究[D]. 崔真. 西安理工大学, 2015
- [10]氮化镓的化学气相沉积法制备及其光学性能研究[D]. 陈蓉娜. 燕山大学, 2014(01)