本文關鍵詞： Ⅲ族氮化物 納米線 石墨烯　出處：《南京大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：Ⅲ族氮化物屬于直接帶隙半導體,具有高電子遷移率、熱導率和高化學穩(wěn)定性等優(yōu)點,被廣泛應用在光學器件、高頻器件以及大功率器件等方面。隨著科技的進步,人們對Ⅲ族氮化物材料有了更高的要求。不斷改善和提高材料的光電性能已成為材料研究的重要方向。由于納米線的比表面積較體材料更具有優(yōu)勢,理論上納米線的外量子效率比體材料的外量子效率大,進而能夠提高材料的光電性能。Ⅲ族氮化物納米線成為國內外研究的熱點。石墨烯是一種新型的二維材料,它是由碳原子組成的六角點陣結構,具有較高的電子遷移率和熱導率。由于石墨烯結構與Ⅲ族氮化物的結構相似,可以將石墨烯作為插層覆蓋在襯底表面生長Ⅲ族氮化物納米線。另外,由于石墨烯層與襯底之間范德瓦爾斯力作用較弱,石墨烯層可以被方便移植到柔性襯底上,為制作柔性3D LED提供材料基礎。本文主要研究了襯底、生長溫度、NH3流量、生長時間、催化劑、石墨烯插層以及緩沖層等因素對GaN和InN納米線生長的影響。研究的主要內容如下:1、研究了金屬鎵升華法生長GaN納米線的生長條件、形貌和物理特性。1)研究了在不同襯底上生長的GaN納米線的形貌。研究發(fā)現,GaN/藍寶石模板襯底較藍寶石襯底更容易生長出GaN納米線,且GaN/藍寶石襯底表面獲得的納米線粗細均勻、密度大且光滑。2)研究了在不同生長溫度、NH3流量以及生長時間條件下生長的GaN納米線的形貌,在1100℃,NH3流量200sccm以及生長時間5min的條件下最有利于GaN納米線的生長,獲得了密度大且光滑的GaN納米線。3)研究了在石墨烯插層、催化劑以及緩沖層上生長的GaN納米線的形貌。石墨烯和催化劑都能夠為GaN納米線生長提供成核。在合適的生長條件下,單獨有石墨烯或者催化劑的襯底表面能夠生長出GaN納米線,既沒有石墨烯也沒有催化劑的襯底表面不能生長出GaN納米線,既有石墨烯也有催化劑的襯底表面能夠生長出光滑的GaN納米線。石墨烯、催化劑以及緩沖層的共同作用有利于生長出GaN納米柱有序陣列。2、研究了在不同溫度和Ni作為催化劑(不同濃度Ni(NO3)2溶液)的條件下生長的GaN納米線的光學性質、應力情況以及晶體質量。研究發(fā)現,由于納米線具有較大的表面態(tài)密度,所以納米線PL譜中的發(fā)光峰峰位發(fā)生了紅移。石墨烯能夠消除襯底和外延層之間的應力,在石墨烯和催化劑的共同作用下生長出無應力單晶GaN納米線。3、研究了在催化劑和石墨烯插層上生長InN納米線的形貌和物理性質。研究發(fā)現,在沒有催化劑的襯底表面不能夠生長出InN納米線。用拉曼譜研究了在催化劑和石墨烯插層上生長的單晶InN納米線的應力,石墨烯能夠消除襯底和外延層之間的應力,石墨烯和催化劑的共同作用可以生長出無應力的InN納米線。
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本文編號：1462806