论文部分内容阅读
AlN是一种重要的第三代半导体材料,它具有宽带隙、高热导率、高热稳定性、低电子亲和势、低介电常数及高压电响应等优良的物理化学性质,其一维纳米材料在场发射、光电子器件方面具有潜在应用前景。人们已发展了氯化物辅助生长方法、碳纳米管模板法、电弧放电法、直接氮化铝粉法等多种方法,制得了各种形貌的AlN一维纳米结构如纳米线、纳米带、纳米管、纳米锥等。其中,AlN纳米锥具有锐利的尖端和大的长径比,是一种优良的场发射材料,可望在真空微电子器件、场发射平板显示器中获得应用。目前,AlN基纳米冷阴极的研究尚处于实验阶段,距离实际应用还有较大的差距,主要难点有:(1)其生长温度高,难以直接沉积在ITO玻璃上,限制了其在平板显示器中的实际应用;(2)其导电性较差,不利于电子在材料内部的传输及在表面的发射。针对上述问题,本文研究了AlN纳米锥的低温制备,初步探索了AlInN三元合金纳米结构制备与成分调控,取得以下研究结果: 1.在前期工作基础上改进实验条件,发展了在常压、低温下(<600℃)制备AlN纳米锥阵列的方法,在500℃时仍可制得AlN纳米锥准定向阵列,低于文献报道的最低合成温度。低温合成的纳米锥的尖端直径为~10nm,长度为~200 nm,具有较好的场发射性能。该方法为在ITO玻璃上低温沉积AlN基纳米冷阴极材料提供了基础。 2.通过AlCl3、InCl3和NH3的化学反应,首次制得了AlInN三元合金的一维纳米结构,且实现了AlxIn1-xN合金纳米线在0.88<x<1范围内的成分调控。在600~700℃沉积温度下,产物中In含量随InCl3气化温度升高呈先增加后减少的趋势;沉积温度为700℃时AlxIn1-xN合金纳米结构的组成可在0.95<x<1内调变,沉积温度为650℃时AlxIn1-xN合金纳米结构的组成可在0.93<x<1内调变,沉积温度为600℃时AlxIn1-xN合金纳米结构的组成可在0.88<x<1内调变;随着沉积温度下降,能形成合金纳米线的最大In含量逐渐增加,当超过该范围时,一维纳米结构产物中会发生相分离。