激光诱导微米晶气相生长装置及In2O3(ZnO)m生长技术研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kobeantoni198774
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
ZnO是第三代半导体的代表之一,可作为紫外光致发光与多共振模式激光的载体,尤其以光学气化过饱和析出法(Optical Vapor Supersaturated Precipitation,OVSP)制备的ZnO微米晶近年来在光催化、高效多彩光源、高效电致发光等方面显示出重要优势,但其制备成本较高、生产效率低下、原位掺杂困难,阻碍了其大规模器件化的发展。针对上述问题,本论文设计并研制用于ZnO微米晶及新材料的高能量密度加热、熔区精准可控的生长装置,同时解决了OVSP方法难以进行微米晶原位掺杂的技术难题,提供了一种OVSP原位生长In掺杂ZnO(IZO)的方法,并研究了所制备IZO的结构与光电特性。首先,本文在光学浮区炉的基础上进行革新,分析激光诱导微米晶气相生长装置所需功能,包括精确可控的激光输出、可调的气氛环境、实时的实验观察等。通过实验研究了主要技术指标,实现激光器的总输出功率为2500 W,单个激光器光斑面积从0.78 cm~2至3.14 cm~2范围内可调,料棒可水平旋转以及上下垂直运动。在此基础上,研制了一套高功率激光加热、生长区温度精确可控、生长气氛可调的激光诱导微米晶气相生长装置。该装置利用激光加热料棒,使料棒受热蒸发或分解,在密封腔体内达到蒸气压的过饱和,随后析出结晶得到微米晶。其次,提出了激光气化过饱和析出法(Laser Vapor Supersaturation Precipitation,LVSP),利用所研制的激光诱导微米晶气相生长装置,成功制备了ZnO单晶微米棒。通过调整生长参数,采用18%的功率(即18%@2500 W),在石英反应腔中反应30 mins,制备出直径3.8μm、具有完整六棱柱形貌的ZnO单晶微米棒。研究发现,ZnO微米棒的荧光光谱中存在与锌空位(VZn)受主相关的施主-受主对复合发光(DAP)。最后,利用OVSP法原位生长了In掺杂的ZnO微米盘(IZO)。研究了OVSP法生长IZO微米盘的生长规律,发现其遵循ZnO和In2O3分解重组、反应结晶生成堆叠状结构的生长规律。研究结果表明:IZO微米盘具有独特的超晶格结构和zig-zag调制结构,此样品属于同族化合物In2O3(ZnO)m(m=23);IZO微米盘禁带宽度为2.75 e V,存在与m数正相关的现象;样品在613 cm-1处存在与超晶格结构相关的拉曼峰;变温光致发光谱发现IZO微米盘仅有一个紫外发光峰。此外,提出了两种实验表征策略,发现IZO微米盘具有电学的各向异性,其水平方向的电阻率比垂直方向的电阻率小了两个数量级。本文工作为高效、低成本的ZnO微米晶以及潜在新材料大批量制备提供了装备与技术基础,同时也为大尺寸超晶格结构合成与半导体器件调控提供了新的方法。
其他文献
轨道交通乘客信息系统(Passenger Information System)简称PIS系统,为乘客提供及时而丰富的乘车信息。随着国家轨道交通基础建设的步伐加快,PIS系统已成为城市轨道交通最具服务和商业价值的系统,发展前景广阔,同时也面临着日趋激烈的行业竞争。HA公司作为PIS行业的领军企业,连续三年市场占有率位居全国前三。在如今原材料和人工成本不断提高的市场环境下,HA公司唯有努力提高产品质
学位
锂金属电池因具有较高的能量密度有望成为新一代高能量可充电电池,然而金属锂作为锂金属电池阳极,其“无宿主”特性使其在电池充放电过程中体积无限膨胀,致使固态电解质膜(SEI膜)不断破裂,进而导致金属锂与有机电解质不断发生反应,使其持续消耗,另外,锂金属在循环过程中沉积不均匀,易产生锂枝晶,能够破坏SEI膜,甚至刺穿隔膜,不仅影响电池的循环寿命,而且还会造成短路致使电池出现安全问题。这些问题使得锂金属电
学位
图像配准是将两个或多个采集于不同时间、不同条件(角度、光照和拍摄位置等)或通过不同成像设备获取的图像对齐的过程。通过鲁棒的配准算法建立医学图像之间的对应关系对于许多临床任务至关重要,如:器官图谱创建,疾病检测和手术导航等。眼科疾病作为目前全球三大危害人类健康的疾病之一,根据临床观察,虽然不同的眼科疾病在图像上有不同的表征,但在形态上也可能存在一定程度的相似,若将不同模态的眼科图像配准融合,则可结合
学位
随着科学技术的发展,现代航空、航天、核技术及电力等技术领域日新月异,材料的工作环境也更加严峻,相关运动部件的润滑和磨损问题已成为影响系统可靠性和寿命的瓶颈。尤其,未来以高性能航空发动机和航天大推力火箭为代表的系统装备服役温度越来越高(>800℃),对其可靠性和耐久性要求不断提升,迫切需要开发出一系列更稳定的高温自适应润滑涂层。以具有良好高温抗氧化和高温力学性能为前提,借助摩擦物理/化学的表界面作用
学位
设施选址问题是一类经典的组合优化问题,在网络设计、通信技术、数据挖掘等诸多领域均有着重要的研究价值,同时在现实生活中也有很多应用场景,例如,5G通讯基站的建设、“方舱医院”的位置选取以及工业园区的区位决策等问题均可用设施选址模型来解决.设施选址问题属于NP-难解问题,多项式时间内很难找到其精确最优解.因此,我们通常借助近似算法来解决此类问题.近年来,关于选址问题近似算法的研究已成为组合优化领域的一
学位
减反膜是一种重要的光学薄膜之一,在光伏器件、建筑玻璃、显示设备等领域有广泛的应用。传统柔性衬底上的减反涂层通过热固法制备,受涂层材料及固膜方式的限制而使其机械性能和环境稳定性无法满足户外使用需求。光固化技术是一种高效的固化工艺,在快速制备透明耐磨涂层上已有应用。目前,采用光固化方式制备的平面柔性减反膜或者结构减反膜研究较少。为了获得具有高耐磨性能的减反涂层,本文设计了一种新型的有机/无机材料体系,
学位
癌症已成为全球性的恶性疾病,乳腺癌更是对女性健康威胁最大的癌症之一。传统的治疗手段如手术治疗、放射治疗和化学治疗等虽然具有一定的癌症疗效,但在治愈肿瘤的同时不可避免地会对正常组织造成损伤,且对机体有很强的侵袭性。因此,迫切需要寻找一种安全有效的乳腺癌治疗方法。卤氧化铋是一类常见的半导体材料,因其高效的光催化产氢和降解有机染料的能力而常常被用于光催化领域。已有研究表明,氯氧化铋通过表面改性修饰聚乙二
学位
多松弛格子Boltzmann算法因其边界条件灵活、易于编程和改变工况等优点受到关注,但其理论上存在收敛标准不明确和计算效率缓慢的问题,进而造成了计算波动的准确性问题和时间成本问题。本研究为了实现通用性强的优化方案,引入了机器学习来从多维的数据中挖掘收敛关系。将以格子Boltzmann算法作为数据生产源,实现了对其收敛性优化以满足数据的纯净性需求,并使用高级神经网络训练其生产的数据集进行低维标签的流
学位
自2012起,我国的城市社区治理开始从自上而下的社区管理向多元协商共治的方式转变。在早期,社会组织是参与社区协商共治的主要社会力量。但因现有管理制度的束缚和制度设计不足的制度困境,因依附于政府并缺乏专业人才的资源困境,以及因权力争夺和组织利益相异而与社区居委会之间的关系困境,社会组织往往难以在社区治理中有真正的参与,并发挥相应的居民组织和社会培育作用。从2010起,规划单位成为了社会组织之外参与社
学位
特种工程塑料的需求日益上升,聚酰亚胺是非常重要的一类特种工程塑料。聚酰亚胺是一类含酰亚胺环结构的特殊聚合物,其综合性能优异如耐高低温、介电性能优良,它在航空航天,电子电器等诸多领域获得了广泛的应用。但是聚酰亚胺由于其难溶难熔的特性,在热塑加工方面仍有一定难度,美国通用电气(GE)公司通过分子结构设计,推出了Ultem系列树脂来解决这一问题。近年来,异构的聚酰亚胺越来越引起人们的关注,由于其特殊的扭
学位