半导体纳米线/微米线器件的制备及性能研究

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-GaN基底上分别水热生长了ZnO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。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 半导体纳米材料的合成方法

1.3半导纳米激光器简介

1.4压电光电子学简介

1.5 微纳米加工技术简介

1.6本文的选题思想及结构安排

第二章 纳米线/微米线的制备及表征

2.1 实验原料与设备

2.2 CdS纳米带的生长及表征

2.3 GaN 纳米/微米线的生长及表征

2.4 ZnO纳米线的水热生长及表征

2.5 本章小结

第三章 半导体纳米激光器的研究

3.1 光泵浦半导体纳米激光器简介

3.2 基于单根CdS纳米带的光泵浦激光器

3.3 基于GaN微米线的光泵浦激光器

3.4 基于GaN微米线的LED

3.5 本章小结

第四章 基于ZnO纳米线OLED器件的制备及性能研究

4.1 压电光电子学效应增强LED的简介

4.2 实验设备

4.3 基于ZnO纳米线阵列OLED器件的制备

4.4 基于ZnO纳米线OLED器件光电性能的研究

4.4 基于ZnO纳米线OLED器件压电性能的研究

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢