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ZnO薄膜的制备及氨化Ga_2O_3/ZnO薄膜合成一维GaN纳米结构的研究

高海永  
【摘要】:ZnO 和GaN 是非常优异的两种化合物半导体材料,是当前世界上最先进的两种半导体材料。二者都具有六方纤锌矿结构,a 轴和c 轴晶向的失配率分别仅为1.9%和0.4%。室温下,GaN 的禁带宽度为3.4eV,是制作光电子器件,尤其是蓝、绿发光二极管(LEDs)和激光二极管(LDs)的理想材料。GaN 基材料也可制成白光照明器件,将替代人类沿用至今的照明系统。它可以实现从红外到紫外全可见光范围的光发射,可实现红、黄、蓝三原色具备的全光固体显示器。目前GaN 主要用来制造高速及微波器件,电荷耦合器件,动态存储器,高亮度蓝光和绿光发光管,紫外光探测器。GaN 基材料还带来IT 行业存储技术的革命。室温下ZnO 的禁带宽度为3.37eV 左右,具有60meV 的激子束缚能,从而大大提高了ZnO 材料的激发发射机制,其光泵浦紫外激光的获得使ZnO 成为热门的新型光电材料。在声表面波器件、太阳能电池、压电器件和用作缓冲层等方面获得了广泛应用。 近年来,一维纳米材料由于其独特的物理性质和在纳米电子学与光电子学上的潜在应用而引起了广泛的关注,在基础研究和制作新一代纳米器件方面具有重要的应用价值。目前GaN 纳米材料得到了广泛的研究,GaN 纳米材料在高电子迁移率纳米电子器件,全色平板显示等具有广泛的应用前途。 由于制备GaN 薄膜缺乏合适的衬底材料,所以我们利用ZnO 作缓冲层,用Si 替代昂贵的蓝宝石作衬底制备GaN 薄膜。当用氨气作为GaN 生长的反应前体时,高温下ZnO 薄膜会在氨气气氛中挥发,但在不同的气氛特别是在氨气气氛下制备ZnO 薄膜,具体的挥发机制及对GaN 外延层的影响却未见报道。我们研究了ZnO 膜的结构、形貌、组分及稳定性,研究了ZnO 薄膜用作缓冲层的作用机理,为在Si 衬底上制备GaN 晶体膜材料探索一种新方法。利用ZnO 挥发辅助通过氨


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