助熔剂法Al-Sn体系生长AlN纳米线

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氮化铝(AlN)纳米线除了具有AlN本身热导率高、热膨胀系数小、击穿场强大,介电常数低,电子饱和速率高等优异的性能,还具有纳米结构的高比面积和量子尺寸效应等特性,被广泛应用于电子和光电子器件。近年来,AlN纳米线的合成与性能研究引起了人们的极大兴趣。目前AlN纳米线的合成方法无法同时兼顾高质量、高纯度、低成本的优势,因此有必要开发一种成本低、易控制、重复性好的AlN纳米线生长技术。本文采用Al-Sn助熔剂法来合成AlN纳米线,通过控制变量法的方法分别研究了助熔剂原料配比、氮气压力,生长温度等工艺参数对于所合成的AlN纳米线的结晶质量及其形貌的影响,并简要分析了AlN纳米线的生长机理。在上述工艺摸索基础之上,优化生长系统,设计并采用蓝宝石作为衬底,通过Al-Sn助熔剂法生长了约47.3μm厚的AlN薄膜。经X射线衍射及拉曼光谱分析可知,生长的AlN纳米线为单晶结构,结晶质量良好;经扫描电镜、透射电镜分析,所生长的AlN纳米线直径约200-500 nm,长度最长可达200μm,它的生长方向垂直于C轴。最后通过紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱研究了获得的AlN纳米线的发光性能,并对缺陷发光进行了分析,结果表明AlN纳米线在深紫外器件领域及光电子器件领域具有广阔的发展前景。
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