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半导体纳米线/微米线器件的制备及性能研究

马闯  
【摘要】:宽禁带直接带隙半导体材料(如CdS、ZnO、GaN等)拥有着优异的光电性能,另外纤锌矿的晶体结构使它们都具有压电特性。随着半导体光电器件越来越往微型化发展,基于这些材料的微纳器件愈加受到关注。基于它们而构筑的场效应晶体管、LED、光泵浦激光器、电泵浦激光器、光电探测器等微纳器件一直是国内外的研究热点。本文使用化学气相沉积方法制备了CdS纳米带、GaN纳米线、以及GaN微米线,水热生长了图案化的ZnO纳米线阵列。主要内容如下:1、用CdS为源,通过化学气相沉积方法以VLS机制生长了CdS纳米带。用Ga2O3作镓源,NH3作氮源,通过化学气相沉积以VS机制在陶瓷舟上外延生长了GaN微米线,以VLS机制在镀金硅片上生长了GaN纳米线。结合光刻等微加工技术在ITO基底和N-Ga N基底上分别水热生长了Zn O纳米线阵列和单根ZnO微米线阵列。用SEM、XRD、PL等手段对生长的材料进行结构性能的表征。2、研究了CdS纳米带和GaN微米线光泵浦激光激发的性质,其中CdS纳米带光泵浦激光为FP模式,拥有约为70kW/cm2的激发阈值,且随着CdS纳米带谐振腔长度的增加,激发出的激光峰位会有红移。GaN微米线光泵浦激光为WGM模式,其激发阈值接近280kW/cm2。用GaN微米线制备了GaN微米线/P-GaN的同质结LED,分析了其电致光谱的机理。3、制备了图案化ZnO纳米线阵列的OLED器件,它可以通过使用ITO/PET基底做成柔性,ZnO纳米线阵列图形控制器件的垂直分辨率(从3微米到20微米)。通过蒸镀不同的有机层可以实现红、绿、蓝三原色的荧光发射。结合压电光电子学,器件可以实现压力对器件发光强度的增强,在100 Mpa的压力下,器件的荧光强度能达到原来的1100%。这种器件在电子皮肤、生物科学等领域有重要的潜在应用。


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