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宽带半导体Ga2O3和GaN由于其独特的性能及应用价值成为现今学术界和商业界研究的热点。至今低维的Ga2O3和GaN已经用各种方法被制备出来,最近复杂三维结构的Ga2O3和GaN的研究同样受到关注。γ-Ga2O3是Ga2O3的其中一种相,由于制备纯的γ相的方法很有限,它的研究也受到限制。本文用水热法在温和的条件下一步合成了三维结构的γ-Ga2O3微米花,这种方法操作简单、重现性好、试剂容易得到,可大规模合成。
实验部分主要包括四个研究内容:1.以Ga(NO3)3溶液和乙二胺为原料,通过水热法一步合成了三维的γ-Ga2O3微米花,用XRD、SEM、TEM、HRTEM、SAED对样品进行了表征。该微米花是由纳米片组装成的球体。通过改变乙二胺的用量、反应温度和反应时间研究了γ-Ga2O3微米花随条件改变的变化规律和生长过程,发现相对低的温度和相对少的乙二胺用量有利于微米花的形成。微米花最低可在60℃合成出来。三维的微米花是从二维的块体生长出来的。在一定条件下,γ-Ga2O3微米花会向GaOOH转变。2.通过使用其它试剂代替乙二胺,研究形成γ相Ga2O3的条件,初步提出一个假设,使用适当的螯合试剂或者使用高浓度的碱(非螯合试剂)有利于γ-Ga2O3的形成。3.以制得的γ-Ga2O3微米花为前驱体,通过高温反应得到β-Ga2O3和GaN。得到的β-Ga2O3保持了γ-Ga2O3微米花前驱体的形貌;而GaN也基本保持了前驱体的形貌,但可能由于GaN通过γ-Ga2O3和NH3原位反应得到,组成GaN微米花的纳米片有很多空洞,并且出现体积收缩的现象。4.测试了γ-Ga2O3、β-Ga2O3和GaN微米花的室温荧光性能。在相同波长250nm的激发下,γ-Ga2O3在454nm出现发射峰,比β-Ga2O3蓝移了36nm。GaN在250nm的激发下,在360nm处出现带边发射峰。它们的光学性能和其它性能有待进一步研究。