收藏本站
《合肥工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高性能磷掺杂硫化镉纳米带场效应管及其光电性能研究

吴翟  
【摘要】: 硫化镉(CdS)室温下的禁带宽度为2.4eV,是探测可见光的重要半导体材料之一,其独特的光电学性质及广泛应用前景引起了科技工作者的极大兴趣。伴随着纳米技术的快速发展,针对CdS纳米结构的合成与性质研究越来越深入,同时,基于CdS纳米器件如光电二极管、传感器和场效应管及逻辑电路等的研究也备受关注。 本文系统地研究了磷掺杂CdS纳米带场效应管的电学及光学的性能。首先,采用热蒸发的方法,合成磷掺杂CdS纳米带。然后制备出基于CdS:P纳米带的普通结构场效应管,并对其电学性能进行分析研究。随后,采用高介电常数的栅极介质和顶栅结构的方法,分别制备出高性能纳米器件,并对其光学及电学性能进行了系统研究,重点阐述了提高纳米场效应管器件性能的方法,对同类器件的制备及性能提高具有参考意义,有利于相关纳米器件的实际应用。取得的主要成果如下: 1、采用热蒸发的方法,以硫化镉和磷粉作为蒸发源和掺杂源,硅片和金分别作为衬底和催化剂,合成了形貌均匀一致的磷掺杂硫化镉纳米带。对合成工艺参数,温度、气压、气流量及时间进行了系统分析和研究,获得了最佳的工艺条件。分析表明,用此方法合成的样品为沿[001]面生长的六方纤锌矿结构的纳米带,其宽度在0.5-1微米之间、厚度大约为30纳米、长度在30-60微米之间。实验结果证明,此方法工艺简单,成本低廉,能够大量合成纳米材料且能实现有效掺杂,同时,也可以通过适当改变合成工艺参数有效调节样品的形貌以获得所需要的样品。 2、分别采用光刻法和MASK模板法两种方法制备了基于单根磷掺杂硫化镉纳米带的底栅场效应。两种方法都采用表面带有300nm厚的SiO2层的重掺杂Si片作为基体,其中p+-Si和SiO2分别作为场效应管的栅极和栅极绝缘层;磷掺杂CdS纳米带作为场效应管的沟道;使用金属铟制备场效应管的源极和漏极,从而成功制备磷掺杂CdS纳米带底栅场效应晶体管。 3、系统研究了磷掺杂CdS纳米带底栅场效应管的电学和光电学性能。电学性能测试表明制备的器件为n沟道场效应管,CdS纳米带的电导随栅压增加(或减小)而增加(或减小),其跨导、载流子迁移率、阈值电压和亚阈值摆幅分别为7.2nS、14.8 cm2/Vs、-14.3V和25V/dec。光电测试结果显示,磷掺杂CdS纳米带对可见光比较敏感,光照下电流为暗电流的10倍,且光谱响应分析显示波长小于517nm的光对CdS纳米带场效应管的沟道电流有显著提高。 4、在300℃下对CdS纳米带底栅场效应器件进行十分钟退火处理,能够明显改善器件性能。经分析可知,退火消除了纳米带和金属电极的接触势垒,并激活了P的受主,因此电流比退火前提高了近一个数量级,其跨导gm=70nS,载流子迁移率μn=140 cm2/Vs也提高了近10倍。 5、采用高介电常数氧化铪栅极介质作绝缘层,构造顶栅结构,进一步提高磷掺杂CdS纳米带场效应管的性能。通过三步精确定位光刻方法,制备具有30nm氧化铪绝缘层的顶栅结构CdS纳米带场效应管。其跨导、载流子迁移率、电流开关比、阈值电压和亚阈值摆幅分别为0.87μS、27.4 cm2/Vs、107、-1.45V和200mV/dec,相比于底栅场效应管分别提高了120、1、106、10和125倍。另外,测试发现,通过施加合适的栅极电压,可以获得高达106的明暗电流比。经过计算分析,底栅场效应管的下降响应时间高于30秒,顶栅场效应管具有较快的光响应速度,其响应速度小于5s,响应速度明显提高。此实验结果对光电器件的响应频率的提高具有一定的参考意义。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

手机知网App
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 翁寿松;纳米器件的发展动态[J];微纳电子技术;2005年08期
2 雷清泉;范勇;王暄;;纳米高聚物复合材料的结构特性、应用和发展趋势及其思考[J];电工技术学报;2006年02期
3 邓宇翔;颜晓红;唐娜斯;;量子点环的电子输运研究[J];物理学报;2006年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王增美;薄膜场发射阴极[D];清华大学;2007年
2 王华;基于碳纳米墙的半导体复合材料制备、表征及其光催化性能研究[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 历建刚;两个介观环在AB效应下的电导振荡[D];东北师范大学;2007年
2 赵晓玲;单电子器件模拟及其在细胞神经网络中的应用研究[D];湖南大学;2007年
3 王亚平;ZrN_x/Ag/ZrN_x低辐射薄膜的制备及性能研究[D];重庆大学;2007年
4 黄晓亚;导体量子点中电子能量和性质的研究[D];重庆大学;2007年
5 许胜国;小尺寸高k栅介质MOS器件栅极漏电特性研究[D];华中科技大学;2006年
6 吴少旦;双介观环输运性质的研究[D];浙江师范大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谭军;;我国合成世界首例单晶碲化物纳米带[J];功能材料信息;2007年02期
2 孔德强;袁运法;白召军;张冰;陈荣峰;;溶胶凝胶法合成莫来石纳米带[J];无机化学学报;2006年02期
3 邹强;张之圣;李海燕;胡明;秦玉香;刘志刚;;聚乙烯醇辅助合成ZnO纳米带及其表征[J];高等学校化学学报;2006年07期
4 ;石墨纳米带有望成半导体新材料[J];材料导报;2008年S2期
5 ;我国合成世界首例单晶碲化物纳米带[J];化学与生物工程;2007年06期
6 邹强;张之圣;李海燕;李玲霞;胡明;秦玉香;刘志刚;;高分子自组装ZnO纳米带合成过程的研究[J];无机化学学报;2006年09期
7 杨枣;彭坤;袁缓;刘富生;胡爱平;;纳米带的研究进展[J];材料科学与工艺;2006年05期
8 ;纳米带[J];新材料产业;2002年05期
9 张翔晖;王月娇;韩祥云;高义华;黄德修;张端明;;氧化锡纳米带的制备和光致发光性能研究[J];纳米科技;2009年01期
10 ;石墨烯纳米带制备研究获新进展[J];电子元件与材料;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑健;狄重安;刘洪涛;郭云龙;刘云圻;朱道本;;水热法剥离石墨烯纳米带[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年
2 刘会影;付红兵;姚建年;;基于给受体分子自组装而成的单晶纳米带的P型场效应晶体管的研究[A];中国化学会第28届学术年会第11分会场摘要集[C];2012年
3 郑瑞廷;程国安;赵勇;刘华平;梁昌林;;碳纳米带的结构与生长机制研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
4 李英;马秀良;;ZnO纳米带的电子显微学研究[A];第十三届全国电子显微学会议论文集[C];2004年
5 王彦敏;堵国君;刘宏;;TiO_2纳米带的制备、表征及形成机理探讨[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
6 孟祥敏;范霞;张晓宏;刘馨;;ZnS纳米带的显微结构分析[A];2005年全国电子显微学会议论文集[C];2005年
7 骆军;朱航天;梁敬魁;饶光辉;;Bi_2Te_3三翼纳米带的共格生长和准周期粗糙表面[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 王书杰;李凤丽;程纲;杜祖亮;;单根SnO_2纳米带的电子输运特性[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
9 李大鹏;王冠中;;氧化物半导体超晶格纳米带自组装生长和结构表征[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
10 李大鹏;王冠中;;ZnO超晶格纳米带Raman光谱[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;纳米带来健康福音[N];中国体育报;2000年
2 柯仁;纳米材料的新朋友“纳米带”[N];北京科技报;2001年
3 记者 张小军;发现并合成“纳米带”[N];新华每日电讯;2001年
4 黄敏;光能“拧弯”物体[N];新华每日电讯;2010年
5 张小军;留美中国专家发现并合成“纳米带”[N];大众科技报;2001年
6 柏林记者 张兆军;我合成首例单晶碲化物纳米带[N];科技日报;2007年
7 郝钢;我国科学家合成世界首例单晶碲化物纳米带[N];中国有色金属报;2007年
8 柏林兆军;我科学家合成世界首例单晶碲化物纳米带[N];科技日报;2007年
9 李正孝 秘桂荣;唾手可得[N];计算机世界;2001年
10 本报记者 孙俊波;新材料技术发展日新月异[N];中国化工报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁慧;镍、铝化合物微纳材料的溶剂热合成研究[D];山东大学;2010年
2 闵意;有机无机杂化分子的量子输运及器件设计[D];华中科技大学;2010年
3 任昀;分子尺度器件中的电子输运机理研究[D];湖南大学;2010年
4 王书杰;氧化物半导体纳米结构的制备及其光电性能研究[D];河南大学;2009年
5 李国华;一维硫属化合物纳米材料的可控合成及相关NANO/MEMS器件特性研究[D];合肥工业大学;2011年
6 张弜;一维纳米硼化合物和亚稳固溶体的制备与结构研究[D];浙江大学;2004年
7 王淑涛;钼基非金属材料的合成及表征[D];中国科学技术大学;2006年
8 廖文虎;石墨烯纳米带电光性质及应力调控研究[D];湖南师范大学;2010年
9 张孟;ZnSe一维纳米材料的液相合成、掺杂、及其光学性质研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 王志勇;含缺陷和掺杂石墨烯纳米带电子学和光学性能研究[D];湖南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴翟;高性能磷掺杂硫化镉纳米带场效应管及其光电性能研究[D];合肥工业大学;2010年
2 陈鹏;染料敏化纳米二氧化钛光电太阳能电池的研制[D];长春理工大学;2010年
3 袁硕红;纳米带中RKKY相互作用的尺寸效应[D];吉林大学;2010年
4 林健健;NiO/TiO_2纳米带异质结构的制备及其光催化性能的研究[D];山东轻工业学院;2011年
5 余功成;纳米压痕法研究单根ZnS纳米带的光机械效应[D];湘潭大学;2010年
6 钟蕾;一维钛酸纳米材料的制备、表面修饿与物性研究[D];武汉理工大学;2010年
7 荣英凤;BDT铁电薄膜和ZnO纳米带压电性能的测试与表征[D];湘潭大学;2010年
8 涂国营;二维石墨烯和C_(60)电子输运性质的量子化学研究[D];兰州大学;2010年
9 王丽丽;镍硫化物纳米材料的水热合成和表征[D];中国科学技术大学;2010年
10 于潼;CdS和CdSSe纳米带的制备及光电性质研究[D];湖南大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026