Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米材料的可控合成及其光电器件的应用研究

摘要

随着纳米科学技术的迅速发展，各种新型半导体纳米材料的合成和应用研究方兴未艾。Ⅲ-Ⅵ族半导体材料作为一类重要的半导体纳米材料，具有带隙分布较广、晶体结构多样的特点和优异的光学性能、电学性能和磁学性能，在光电探测、气体传感和光催化等方面有着重要的应用前景。本文主要开展了Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米材料的合成、光电器件应用和性能优化方面的研究工作，主要研究工作如下：
　　通过生长动力学控制合成高质量的In2S3扭结纳米线并探索其光电特性。生长机制归因于动力学微扰、晶面能量和表面粗糙度的共同作用。通过低温阴极发光研究证实了存在两个陷阱诱导的发射峰。此外，原位对比实验证明由气相微扰技术合成的In2S3弯折纳米线在扭折处的应力额外地增加了扭结处的电阻，导致扭结处光电响应性能减弱，为低维材料的实际应用提供了可靠性评价。
　　采用一步热沉积法合成高质量的P型超薄GaSe纳米带并对其光电特性和器件应用进行了系统的探索。稳态阴极荧光光谱揭示了两个发射峰，并且位于710nm的缺陷峰在低温下更强烈。基于超薄GaSe纳米带的光电探测器显示出优异的光谱响应度31.1A W-1，外部量子效率11046％，检测灵敏度3.29?1010Jones。此外，光照条件下的载流子迁移率达到0.12cm2V-1s-1，是暗态测量值(0.03cm2V-1s-1)的四倍，这源于光生载流子增加和肖特基势垒降低联合作用的结果。
　　采用两步法合成了In2O3-In2S3异质结，通过材料电子能带结构的调制提高了In2O3材料光电响应特性。In2S3外壳拓宽了In2O3纳米线的光谱吸收范围，但是与纯In2O3相比In2O3-In2S3异质结的吸收光谱没有显示出强烈的吸收带边。In2O3-In2S3异质结光电器件光谱响应度和外量子效率较In2O3器件有所降低，但是其光谱响应时间和回复时间都有大大的提高。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 III-VI族半导体纳米材料

1.2 III-VI族半导体纳米材料的功能应用

1.3 选题思路和意义

第二章 实验分析测试及器件构筑方法

2.1 实验分析测试方法

2.2 器件的构筑

2.3 实验的主要试剂和装置

第三章 In2S3扭结纳米结构的可控合成及性能研究

3.1 In2S3扭结纳米线结构的气相合成

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 GaSe纳米带的可控合成及性能研究

4.1 GaSe纳米带的气相合成

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第五章 In2O3-In2S3异质结构筑及性能研究

5.1 In2O3-In2S3异质结构筑

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

第六章 结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文