氮化镓基底上氧化锌纳米线的生长及其性能研究

摘要

氧化锌（ZnO）是一种直接带隙的宽禁带半导体材料，具有良好的热稳定性,是制备高性能紫外发光器件的重要备选材料之一。与体材料相比，ZnO纳米线具有更加独特的物理化学性能，因而受到人们广泛的研究。然而，由于ZnO材料中诸多施主型缺陷的存在和受主的低固溶度，导致难以制备P型ZnO，从而限制了其实用化。一种行之有效的解决方案即为利用P-GaN和ZnO纳米线形成异质P-N结，此方案的关键问题在于如何在P-GaN基底上得到具备优良性能ZnO纳米线。针对于此，本论文展开了一系列研究，利用水热法生长ZnO纳米线，主要研究内容如下：
　　一、直接在P-GaN上生长ZnO纳米线。通过改变ZnO纳米线生长温度、反应液的浓度、反应液的PH值等生长条件，制备得到晶体质量较好、尺寸分布较均一的ZnO纳米线。生长得到的ZnO纳米线的直径为200nm，XRD测试显示其在（0002）有很强的衍射峰，PL测试显示在380nm附近有一个很强的紫外发射峰。
　　二、通过引入GaN量子点作为ZnO纳米线的成核点，在高密度GaN量子点上生长ZnO纳米线，并获得了取向性好、晶体质量高的ZnO纳米线，并且其发光性能优于直接在P-GaN基底上生长的ZnO纳米线。
　　三、考虑到极化效应的存在会降低器件的复合效率，本文还开展了在a-GaN基底上生长非极性面ZnO纳米线的研究。通过优化各生长参数，最终在a-GaN上生长得到了a-ZnO。

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1 绪论

1.1背景

1.2 氧化锌的基本性质

1.3 氧化锌纳米线及其发展概况

1.4本论文的主要工作

2 实验原理和表征技术

2.1生长氮化镓基底材料的MOCVD方法

2.2生长氧化锌纳米线的方法

2.3测试方法

2.4小结

3P型氮化镓基底上水热法生长ZnO纳米线

3.1 P型氮化镓材料的MOCVD生长

3.2改变实验参数进行P-GaN基底上ZnO纳米线的生长

3.3纳米线向薄膜的转变

3.4小结

4氮化镓量子点基底上水热法生长ZnO纳米线

4.1 氮化镓量子点的MOCVD生长

4.2乙醇对氮化镓量子点基底上ZnO纳米线生长的影响

4.3浓度对氮化镓量子点基底上ZnO纳米线生长的影响

4.4 小结

5 氮化镓非极性面基底上生长氧化锌纳米线和薄膜的探索

5.1 a面氮化镓的MOCVD生长

5.2 a面氮化镓上生长氧化锌纳米线和薄膜

5.3 小结

总结

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文目录