氧化物半导体纳米结构制备及其电子场发射特性研究

论文摘要

随着科学技术的发展，对纳米材料的研究越来越重要。宽禁带金属氧化物纳米结构的制备和应用是当今纳米材料领域的研究热点之一，这些金属氧化物大多是优良的半导体材料，同时又具有纳米材料所特有的物理、化学特性。然而，不同形貌半导体纳米材料的制备与应用、生长机理与特性研究、电子场发射性能研究等涉及到许多新的学科和广泛的研究领域。新材料、新技术、新研究手段和方法将会不断涌现，研究的广度和深度也将会大大增加。因此，探索纳米结构的制备及其在电子场发射和传感器等方面的性能，在理论和实际应用上都具有非常重要的意义。在国家杰出青年基金（No．69925409）、国家自然科学基金（No．10374027、No．60476004）和华东师范大学2004-2005年度博士研究生科研基金的联合资助下，对不同衬底上宽禁带氧化物半导体纳米材料不同形貌的制备，图形化生长，尤其是精细图形化分层生长，ZnO纳米结构微纳电路的直接生长，电子场发射以及纳米ZnO和SnO2等在传感器方面的应用，纳米ZnO和碳纳米管复合结构的制备与场发射特性，多种金属薄膜带的制备与场发射性能等进行了深入研究。主要的研究内容和创新性成果如下： 1．利用热蒸发气相输运方法，通过改变不同的工艺参数，在多种衬底（硅、石英、多孔硅、玻璃、纳米硅等）上成功制备了不同形貌的ZnO、SnO2纳米结构，比较了不同生长参数对产品形貌的影响，分析了它们的生长机理，研究了它们的场发射性能。完成了硅衬底上鱼骨形GaN纳米结构的制备。对硅衬底上生长ZnO纳米结构图形化阵列进行研究，成功制得了整齐有序的矩形阵列，单元而积达到80×200μm2，ZnO纳米结构具有很好的选区生长性，分析研究了该阵列的场发射性能，获得了优良的发射像。对实现高质量场发射象素具有重要的实用价值。首次对硅衬底上ZnO纳米结构精细图形化分层生长进行研究，采用两步方法，成功制备了高质量的环形微阵列，并实现了ZnO纳米线的准定向生长，阵列单元规则、一致，直径约为300μm，层次结构清晰，选择性良好。研究了其场发射性能，得到了与单元形状一致的发射像，为场发射平板显示器高清晰微画显示提供了实验上的根据。 2．首次对硅衬底上直接生长ZnO纳米结构微纳电路进行研究，利用催化剂图形化和气-液-固机制，成功制备了结构和功能复杂的微纳电路。作为纳米ZnO

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 ZnO纳米结构的制备与表征
• 1.3 ZnO纳米结构的电子场发射研究进展
• 2纳米结构的制备、表征与应用'>1.4 SnO₂纳米结构的制备、表征与应用
• 1.5 本论文的主要工作
• 本章参考文献
• 第二章 不同衬底上氧化物半导体纳米结构制备与表征
• 2.1 ZnO纳米结构概述
• 2.2 不同衬底上ZnO纳米结构的制备与表征
• 2纳米结构的制备与表征'>2.3 SnO₂纳米结构的制备与表征
• 2.4 GaN纳米结构的制备与表征
• 2纳米结构精细图形化与分层生长'>2.5 ZnO和SnO₂纳米结构精细图形化与分层生长
• 2.6 多种衬底上图形化ZnO纳米结构的制备与表征
• 2.7 硅衬底上ZnO微纳电路的制备与表征
• 2纳米结构阵列制备与表征'>2.8 硅衬底上SnO₂纳米结构阵列制备与表征
• 2.9 图形化衬底上制备ZnO纳米结构阵列
• 2.10 本章小结
• 本章参考文献
• 第三章 氧化物半导体纳米结构场发射特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 金属的场致电子发射
• 3.3 半导体的场致电子发射
• 3.4 电子场发射测试装置及评价参数
• 3.5 ZnO纳米结构场发射特性研究
• 2纳米结构场发射性能测试研究'>3.6 SnO₂纳米结构场发射性能测试研究
• 3.7 GaN纳米结构场发射性能研究
• 3.8 纳米ZnO与碳纳米管复合结构的场发射性能研究
• 3.9 金属薄膜场发射性能研究
• 3.10 本章小结
• 本章参考文献
• 第四章 纳米ZnO和碳纳米管在湿度传感器上的应用
• 4.1 引言
• 4.2 ZnO纳米结构在湿度传感器上的应用
• 4.3 纳米ZnO在基于QCM的湿度传感器上的应用
• 4.4 碳纳米管在基于QCM的湿度传感器上的应用
• 4.5 本章小结
• 本章参考文献
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本论文的研究特色和创新之处
• 5.2 今后研究工作的设想与展望
• 本章参考文献
• 博士期间发表论文与主要科研工作
• 致谢