学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

模板及沉积在模板上的低维SiC及SiC：Tb材料的研究

作　者: 徐大印
导　师: 王印月
学　校: 兰州大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 低维制备条件纳米材料发光效率发光中心多孔硅处理条件间接带隙电子漂移速度发光机理
分类号: TN304.12
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 95次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

SiC材料是第三代半导体核心材料之一,具有优异的物理化学特性,如高击穿场强、高熔点、饱和电子漂移速度大等,在高温、高频、大功率和抗辐射器件方面具有极其重要的应用价值,具有巨大的发展潜力和应用前景。但是由于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。对于提高间接带隙半导体材料的发光效率,一般有以下两个途径。其一,降低材料的维数,这将使材料的发光效率得到显著提高。其二,就是引入发光中心,以提高其发光效率。本论文针对上述问题,制备了两种模板物质(多孔硅(PS)和阳极氧化铝模板(AAO)),研究了它们的基本性质,并利用这两种模板制备了低维的SiC纳米材料,同时利用共溅射方法引入了稀土元素作为发光中心。主要开展了以下工作: (Ⅰ)利用阳极电化学腐蚀法在p,n型Si片上制备了多孔硅(PS),对制备及后处理条件进行了研究,用以提高PS的稳定性。利用PS作为衬底,用射频溅射法沉积了SiC材料,通过对衬底温度,溅射气压,溅射功率等制备条件的控制,合成低维SiC材料。通过对后处理条件的改变,来提高材料的性质。在PS衬底上利用共掺杂的方法制备低维的SiC:Tb材料,研究Tb对SiC发光的影响。利用SEM,AFM,XRD,FTIR表征了材料的形貌,成键等结构信息,同时对材料的结构和PL性质等性质进行了测试。 (Ⅱ)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。详细研究了制备条件对模板有序性的影响。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,首次发现了表面效应对hAO发光的影响,澄清了表面和内部对AAO发光上的不同作用,首次提出了一种改进的模型来解释AAO模板的发光机理。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,系统地研究了制备条件对材料形成的影响,以及其形成机理。研究了制备条件对PL的影响。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章绪论  9-25
  1.1 SiC材料  9-15
    1.1.1 SiC材料的基本性质  9-12
    1.1.2 SiC器件和材料的研究状况  12-15
      1.1.2.1 器件方面  12
      1.1.2.2 材料的制备  12-15
        1. 体单晶材料的生长  12-13
        2. SiC薄膜材料  13-14
        3. 烧铸的SiC陶瓷材料  14
        4. 低维SiC材料  14-15
  1.2 纳米材料  15-20
    1.2.1 纳米材料研究进展  15-16
    1.2.2 纳米材料的制备方法  16-20
      1.2.2.1 固相合成纳米材料  16
      1.2.2.2 液相合成纳米材料  16-18
        1.2.2.2.1 溶胶-凝胶法  17
        1.2.2.2.2 热解法  17-18
      1.2.2.3 气相合成纳米材料  18
      1.2.2.4 模板法合成纳米材料  18-20
  1.3 本论文研究思路  20-21
  参考文献  21-25
第二章基本分析测试方法  25-34
  2.1 X射线衍射(XRD)  25
  2.2 原子力显微镜(AFM)  25-27
  2.3 扫面电子显微镜(SEM)  27-28
  2.4 傅立叶红外光谱(FTIR)  28-29
  2.5 拉曼散射(Raman)光谱  29-30
  2.6 光致发光(PL)  30-31
  2.7 光致发光激发光谱(PLE)  31-34
第三章多孔硅衬底的制备以及用射频溅射法沉积稀土掺杂 SiC的研究  34-65
  引言  34
  3.1 多孔硅概述  34-40
    3.1.1 多孔硅的历史  34-35
    3.1.2 多孔硅的制备方法  35-36
      3.1.2.1 阳极电化学腐蚀法  35
      3.1.2.2 光辐照辅助化学腐蚀法  35
      3.1.2.3 化学腐蚀法  35-36
      3.1.2.4 火花腐蚀技术  36
      3.1.2.5 水热腐蚀法  36
    3.1.3 多孔硅的后处理方法  36-37
    3.1.4 多孔硅发光  37-38
      3.1.4.1 量子限制模型  37
      3.1.4.2 氢化非晶硅及硅衍生物发光模型  37-38
      3.1.4.3 表面态模型  38
      3.1.4.4 缺陷模型  38
    3.1.5 阳极电化学反应基本原理  38-40
  3.2 射频溅射  40-42
  3.3 实验过程和表征方法  42-43
    3.3.1 多孔硅的制备  42
    3.3.2 射频溅射SiC薄膜及掺杂稀土的SiC薄膜  42-43
    3.3.3 实验表征方法  43
  3.4 结果与讨论  43-61
    3.4.1 PS形貌，微结构分析  43-46
    3.4.2 PS上沉积 SiC薄膜的结构和发光性质研究  46-61
      3.4.2.1 衬底加热及退火对 SiC: Tb结构和发光的影响  47-58
      3.4.2.2 退火以及 PS衬底对 SiC: Tb薄膜晶化的影响  58-61
  本章小结  61-62
  参考文献  62-65
第四章阳极氧化铝模板的制备和性质研究  65-95
  引言  65
  4.1 AAO模板概述  65-72
    4.1.1 AAO模板的概念  65-66
    4.1.2 历史概述  66-67
    4.1.3 阳极氧化产物  67-68
    4.1.4 形成机理  68-71
    4.1.5 制备方法  71-72
    4.1.6 AAO模板的应用  72
  4.2 实验过程及表征方法  72-76
  4.3 结果与讨论  76-91
    1 影响AAO模板有序性因素  76-78
    2 AAO及通孔 AAO的结构和性质  78-81
    3 AAO模板的光致发光  81-91
  本章小结  91-92
  参考文献  92-95
第五章在 AAO模板上制备低维 SiC材料及其性质研究  95-104
  引言  95
  5.1 实验  95-96
  5.2 结果与讨论  96-103
    5.2.1 非通孔 AAO上形成的低维SiC材料的结构和 PL性质  96-100
    5.2.2 通孔 AAO上形成的低维 SiC材料的结构  100-103
  本章小结  103
  参考文献  103-104
第六章总结与展望  104-106
  6.1 主要结论  104-105
  6.2 展望  105-106
研究生阶段发表论文  106-107
致谢  107

模板及沉积在模板上的低维SiC及SiC：Tb材料的研究

内容摘要

全文目录

相似论文