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半导体纳米材料制备与性能研究

作　者: 田鸣
导　师: 权善玉
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 半导体纳米材料 模板 AIN纳米线 ZnO薄膜
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


半导体纳米材料因其独特性质和各种量子效应,使得其在各种功能器件的应用中发挥着重要作用,对未来社会信息化的发展也有着至关重要的影响。本文叙述了两种半导体纳米材料的制备过程、表征和相关光学性能的测试。第一,利用模板法制备AlN纳米线宏观阵列的过程。首先利用自主装生长出单层有序的PS球模板；然后利用蒸发法在PS球模板上制备出单分散Al纳米颗粒模板。通过扫描电子显微镜观察,对不同实验条件下所制备出的PS球模板和Al纳米颗粒模板进行形貌表征,从而提出了一套制备单分散金属纳米颗粒模板的最有效方法；采用模板法,在温度1100℃,恒温时间240min, N2气600torr条件下,制备出取向规律,且直径均匀、可控的AlN纳米线宏观阵列。第二,利用溶胶凝胶法制备ZnO薄膜的过程。以二水合醋酸锌颗粒做为原料,乙二醇甲醚做为溶剂,乙醇胺作为稳定剂,按照一定的摩尔比配成溶液；在60℃水浴中充分搅拌制成溶胶；采用离心匀胶机旋涂2-3min后成ZnO薄膜；再将上述薄膜放入快速升温管式炉内,在300℃下烧结10min,自然冷却最终成膜。本论文主要研究采用不同旋涂转速对所制备薄膜的结构、光学性质的影响。采用X射线衍射仪分析薄膜样品晶相结构,结果表明用此法制备的ZnO薄膜具有c轴择优取向,且随旋涂转速的增大,(100)和(101)晶面族的衍射峰逐渐消失,(002)衍射峰增强且宽化,说明旋涂转速对薄膜的晶向成长有一定的影响。利用紫外-可见光分光光度计测试ZnO薄膜的透射光谱,研究表明该法制得的ZnO薄膜具有很好的透光性,透光率高达92%,并利用吸收系数与禁带宽度的关系计算了薄膜的禁带宽度,结果显示ZnO薄膜的光学带隙随着旋涂转速升高而增大,表明旋涂转速可以在一定范围内实现对ZnO薄膜光禁带的可调。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 半导体纳米材料  10
  1.2 半导体纳米材料的性质及其应用  10-12
    1.2.1 AlN纳米材料的物理性质及其应用  10-11
    1.2.2 ZnO纳米材料的物理性质及其应用  11-12
  1.3 半导体纳米材料的制备方法研究进展  12-16
    1.3.1 AlN纳米材料的制备方法研究进展  12-13
    1.3.2 ZnO纳米材料的制备方法研究进展  13-16
  1.4 本论文的研究目际  16-18
第二章 制备仪器、测试分设备原理及介绍  18-25
  2.1 制备仪器介绍  18-20
    2.1.1 高温电阻蒸发设备  18-19
    2.1.2 快速升温管式炉  19
    2.1.3 离心匀胶机  19-20
  2.2 测试分析设备介绍  20-25
    2.2.1 扫描电子显微镜  20-21
    2.2.2 高分辨电子显微镜  21-22
    2.2.3 X射线衍射仪  22-23
    2.2.4 显微激光拉曼光谱仪  23-24
    2.2.5 紫外-可见分光光度计  24
    2.2.6 光致发光光潜  24-25
第三章 AlN纳米线宏观阵列制备与结果分析  25-46
  3.1 AlN纳米线宏观阵列的制备  25-30
    3.1.1 在基板上制备单层PS球阵列  25-27
    3.1.2 Al纳米颗粒模板制备  27-29
    3.1.3 模板法制备AlN纳米线宏观阵列  29-30
  3.2 AlN纳米线宏观阵列的表征与分析  30-40
    3.2.1 单层PS球阵列表征与分析  30-33
    3.2.2 Al纳米颗粒模板表征与分析  33-35
    3.2.3 AlN纳米线宏观阵列的表征与分析  35-40
  3.3 AlN纳米线光学性能测试与分析  40-42
    3.3.1 AlN纳米线的拉曼光谱分析  40
    3.3.2 AlN纳米线的紫外-可见光谱分析  40-41
    3.3.3 AlN纳米线的光致发光光谱分析  41-42
  3.4 AlN纳米线宏观阵列的生长机理  42-44
  3.5 结论  44-46
第四章 ZnO薄膜的制备与结果分析  46-55
  4.1 ZnO薄膜的制备  46-48
  4.2 ZnO薄膜的表征与分析  48-49
  4.3 ZnO薄膜的光学特性  49-54
    4.3.1 ZnO薄膜透射光谱的分析  49-50
    4.3.2 ZnO薄膜的吸收系数和禁带宽度  50-53
    4.3.3 ZnO薄膜的I-V特性  53-54
  4.4 结论  54-55
第五章 结论  55-57
参考文献  57-60
在学研究成果  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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