宽禁带半导体纳米结构制备及其场发射应用研究

论文摘要

宽禁带半导体纳米结构材料具有宽禁带半导体较宽的禁带宽度,同时又具有纳米材料特殊的物理和化学性质,这些使它们在光、电、磁和生化等各个领域有很大的应用前景,引起了人们对它的极大兴趣和关注深入研究。本论文对宽禁带半导体氧化锌纳米结构和氮化镓纳米结构的制备以及其场发射进行了研究,主要内容如下: 1、利用不同生长方法在不同衬底上生长出了氧化锌纳米带、纳米线、纳米棍等不同形貌的纳米结构。通过改变不同生长条件,首次在金属填充的多孔硅衬底上制得了准四方形的氧化锌纳米棍。通过XRD、SEM、TEM、HRTEM分析了所制氧化锌纳米结构的表面形貌和微结构特征。得出了氧化锌纳米结构的生长与衬底和生长条件有很大的关系。 2、研究了在图形化衬底上进行了图形化的氧化锌纳米结构的生长。利用衬底对生长的影响和VLS（固-液-气）生长模式的机理,我们在图形化的纳米硅,以及溅射了图形化催化剂进的衬底上生长出各种图案图形化的氧化锌纳米材料,还制得了微纳氧化锌纳米材料电路。这为氧化锌纳米材料走向场发射显示器和纳米电子线路的应用提供实践研究基础。 3、研究氧化锌纳米材料作为冷阴极的真空电子场发射特性。研究了形貌尺寸大小和衬底这两个参数对场发射的影响。场发射的结果表明尺寸越小开启电场和阈值电场越低,场发射性能也就越好。还有衬底的导电性越好,场发射的性能就越好。最好的发射效果是在填充铜的多孔硅上的四方形的氧化锌纳米棍,其开启电场为2.5V/μm,阈值电场为7.2V/μm。发射点密度在104cm-2。同时还测了四方形氧化锌纳米棍场发射的稳定性,发射电流稳定在10小时内都稳定在500μA/cm2,上下波动在3%之内。 4、通过改变生长条件,制得了氮化镓纳米花颗粒和纳米带。用XRD、SEM、TEM和HRTEM对氮化镓纳米结构表面形貌和微结构进行了分析研究。特别是通过TEM,观察到了鱼骨形的氮化镓纳米带。最后,对氮化镓纳米带进行了场发射的研究,发现这种鱼骨形的纳米带有很好的场发射性能,其开启

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 宽禁带半导体纳米结构及其场发射综述
• 1.1 引言
• 1.2 ZNO纳米材料的制备和其场发射应用
• 1.3 GAN纳米结构的制备及其应用
• 1.4 本论文的工作
• 参考文献：
• 第二章 多种衬底上的纳米ZNO结构的制备及其表征
• 2.1 引言
• 2.2 淀积了金属CU和AG的多孔硅衬底的制备和表征
• 2.3 淀积上CU和AG衬底的氧化锌纳米结构的制备和表征
• 2.4 多孔硅和纳米硅为衬底的ZNO纳米结构的制备和表征
• 2.5 小结
• 参考文献：
• 第三章 图形化氧化锌纳米结构的制备及其表征
• 3.1 引言
• 3.2 图形化生长的机理
• 3.3 图形化的催化剂和衬底的制备
• 3.4 图形化ZNO纳米结构的制备与表征
• 3.5 小结
• 参考文献：
• 第四章 ZNO纳米结构的场发射应用
• 4.1 引言
• 4.2 场发射机制
• 4.3 各种形貌的ZNO纳米线的场发射
• 4.4 不同衬底上氧化锌纳米结构的场发射
• 4.5 小结
• 参考文献：
• 第五章 GAN纳米结构的制备以及在场发射中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 GAN纳米花和纳米颗粒的制备
• 5.3 GAN纳米带的制备及其表征
• 5.4 GAN纳米带在场发射中的应用
• 5.5 小结
• 参考文献：
• 第六章 结论
• 附录1 硕士期间发表的论文
• 致谢