化学气相沉积制备准一维半导体纳米材料及可控生长研究

来源 :中国科学院合肥分院固体物理研究所 中国科学院固体物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:focus2316acn
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自从1991年日本NEC公司(Iijima)等发现碳纳米管以来,准一维纳米材料的研究引起了科学界的极大关注,因为准一维纳米材料在介观领域和纳米器件制造方面有着重要的应用前景,它可以作为扫描隧道显微镜(STM)的针尖、纳米器件和和超大规模集成电路(ULSIC)中的连线、光导纤维、微电子学方面的微型钻头、发光、显示以及复合材料的增强剂等.目前,准一维纳米材料的发展趋势主要体现在以下几个方面:1)准一维纳米材料的可控生长;2)通过掺杂设计并合成本征材料所不具有的新性能的材料;3)通过优势互补制备准一维复合纳米材料.本文围绕当前准一维纳米材料的前沿和热点,发展了低温化学气相沉积法并制备了几种准一维纳米材料;通过掺杂获得了两种新型的掺杂型半导体纳米材料;采用一步合成法制备了SiO<,2>@CdSe复合纳米线.一、掺杂型准一维半导体材料的制备及性能研究采用ZnS纳米线氧化法,获得了硫掺杂的ZnO纳米线.通过控制氧化的时间获得了不同硫含量的ZnO纳米线,扫描电镜和透视电镜观察表明,纳米线的直径大约为80 nm,长度达到了几十毫米,其生长过程由VS机制控制.PL谱中既观察到了由氧空位造成的绿光发射带,又观察到了近带隙发光.二、采用一步合成法制备了氧化硅包裹单晶CdSe纳米线形貌和结构的表征结果显示所合成的产物是一种纳米电缆,芯部为单晶CdSe纳米线,壳部为非晶SiO<,2>纳米管,其外径大约为100nm,管壁的厚度为20 nm,同时我们对其生长过程提出了一种合理的解释.和以前报道的纳米管填充材料相比较,整个合成过程一步完成非常简单合,本方法可以推广到其它类似纳米电缆的合成.三、利用低温化学气相沉积法制备了三种准一维纳米结构材料化学气相沉积是制备准一维纳米材料的重要方法,该方法一般需要较高的温度,而低温化学气相沉积可以节省大量的能源,为纳米材料的大量生产提供了可能.另外,我们还以高纯镓和纳米二氧化硅为原料合成单斜结构β-Ga<,2>O<,3>纳米带,和其它的方法相比较,由于纳米氧化硅具有较大的比表面积和较低的表面能,它可以在较低的温度下提供出氧来,因此用该方法合成β-Ga<,2>O<,3>的温度较低.结构分析表明合成的纳米带是结构完整的单晶体.该方法可以推广到其它氧化物纳米材料的合成.荧光测量的结果显示出准一维的β-Ga<,2>O<,3>纳米带较β-Ga<,2>O<,3>粉体具有更高的荧光强度,可以用价带和导带、空穴和电子的诱捕模型对发光进行合理的解释.β-Ga<,2>O<,3>纳米带在未来的光电子器件方面具有潜在的应用价值.
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