多孔阳极氧化铝模板的制备、性质和沉积其模板上的低维SiC材料的研究

论文摘要

碳化硅(SiC)半导体材料是自第一代元素半导体材料(Si)和第二代化合物半导体材料(GaAs、GaP、InP等)之后发展起来的第三代宽带隙半导体材料。SiC材料具有高击穿场强、高饱和电子漂移速率、高热导率及抗辐照能力强等一系列优点,特别适用制作高压、高温、高功率、耐辐照等半导体器件,使得其在国民经济和军事等诸多领域有着广泛的应用前景,已经引起了电子材料和微电子技术领域的广泛关注。但由于SiC是一种间接带隙半导体材料,其在光学方面上的应用受到了很大限制。 本论文针对此问题,根据阳极氧化铝模板(AAO)具有制备方法简单、成本低、孔洞分布均匀和有序等特点,利用阳极电化学法在常温和低温下制备出了孔洞有序的通孔和非通孔的多孔氧化铝模板,同时以AAO为模板,用射频溅射法制备了低维SiC纳米材料。主要开展了以下工作: 1、研究了AAO的基本性质和制备条件对模板有序性的影响。 2、系统地研究了AAO模板的发光机理。用Ar离子对AAO模板进行了处理,首先发现了表面效应对AAO发光的影响。 3、以通孔和非通孔的AAO作为模板,用射频溅射法制备了低维SiC纳米材料,利用AFM、SEM表征了材料的形貌。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.1.1 纳米科技与纳米材料
• 1.1.2 SiC材料的特点和应用
• 1.2 模板法制备纳米材料及其优点
• 1.3 常用的模板合成方法
• 1.4 本论文主要研究内容和意义
• 参考文献
• 第二章 宽禁带半导体SiC的结构、性质和应用
• 2.1 SiC结构
• 2.2 SiC材料的基本性质
• 2.2.1 SiC的硬度和耐磨性
• 2.2.2 SiC的化学性质
• 2.2.3 SiC的电学性质
• 2.2.4 光学性质
• 2.2.5 SiC的热稳定性
• 2.2.6 掺杂物
• 2.3 SiC材料的应用
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 实验方法
• 3.1 SiC材料的体晶生长
• 3.2 SiC材料的薄膜生长
• 3.2.1 液相外延（LPE）生长
• 3.2.2 化学气相沉积（CVD）
• 3.2.3 分子束外延（MBE）
• 3.2.4 射频溅射法（RF sputtering）
• 3.3 本研究试验仪器及SiC薄膜的制备条件
• 3.4 薄膜结构和组成的分析测试方法
• 3.4.1 X射线衍射分析（XRD）
• 3.4.2 扫描电镜分析（SEM）
• 3.4.3 原子力显微镜AFM
• 3.4.4 用荧光分光光度计测量SiC薄膜的光致发光
• 3.4.5 拉曼光谱（Raman）分析
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 阳极氧化铝模板的制备和有序性研究
• 4.1 多孔阳极氧化铝（AAO）的制备工艺
• 4.2 AAO膜孔自组织有序排列的机理分析
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 制备条件对AAO模板结构的影响
• 4.3.2 AAO及通孔AAO的结构和性质
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 AAO薄膜的发光特性和在其模板上制备低维的SiC材料
• 5.1 草酸AAO模板光致发光的机制
• 5.2 AAO模板的光致发光
• 5.3 在AAO模板上制备低维的SiC材料
• 5.3.1 实验条件
• 5.3.2 非通孔AAO上形成的低维SiC材料的结构
• 5.3.3 通孔AAO上形成的低维SiC材料的结构
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 硕士研究生期间发表的论文情况
• 致谢