GaInPSb和InAsSb合金纳米线的合成及光电性质研究

摘要

GaSb为III-V半导体材料之一，其带隙为0.726eV，电子迁移率850cm2/(Vs)，用途较为广泛，通常可以用来做红外检测器、发光二极管、晶体管、雷射二极管等。因为 GaSb正在日益成为红外光探测器件的重要组成部分，我们对由 GaSb材料制备的许多合金纳米线进行了详细的调查。InP作为另一种重要的III–V族半导体材料，由于具有独特的光学和电学特性，近年来受到了广泛的关注和研究。InP作为直接带隙半导体，对纳米技术的意义重大，对于大多数需要在1.55μM通信波长下运作的光电子器件，InP可以作为衬底。我们已经对 InP及其合金的能带结构参数进行了大量的研究。然而，由二元、三元合金纳米线制成的红外探测器，如InAs、InPAs和InSb纳米线已被广泛报道，据我们所知，四元合金纳米线 GaInPSb的光电性质的报道较少。我们通过让GaSb与 InP相匹对，GaSb与InP的晶格失配度为3.72%，这也为我们能形成合金提供较好的依据。在这篇文章中，GaInPSb合金纳米线首先通过一个简单的化学气相沉积（CVD）法合成，并利用GaInPSb合金纳米线制作了光电探测器，研究其光电特性。
　　本研究主要内容包括：⑴选取简单、低成本的两步生长的化学气相沉积法合成了高质量的GaInPSb合金纳米线。 SEM照片显示纳米线长度能达到20um，线径从50nm到100nm不等，并且证实了合成的GaInPSb合金纳米线是气液固（VLS）生长机理。TEM观测显示 GaInPSb合金纳米线具有很好的结晶性，这也证实了合成的GaInPSb合金纳米线为单根线组分均一的合金纳米线。拉曼光谱的整体表明合成出的合金纳米线有着不同的组分。⑵以合成的GaInPSb合金纳米线为材料，利用光刻工艺和热蒸发方法制作了合金纳米线光电探测器。GaInPSb合金纳米线器件在不同的偏压下的 I-V曲线，表明了器件中纳米线具有 n型导电行为。GaInPSb合金纳米线探测器的光电响应研究表明，我们的探测器对光强的响应非常敏感，能够区分光强的较小变化。同时反映了这种单纳米线器件实质上为一类典型的光子依赖型光阻器，有利于光功率检测中的应用，可以作为红外探测设备的良好组件。⑶选取简单、低成本的两步生长的化学气相沉积法合成了局域可调谐的InAsSb合金纳米线，研究了其成分及结晶质量。根据测量的结果对形成的原理给出可能性解释。利用合成的纳米线制备纳米器件，测量器件的晶体管特性。

目录

声明

第 1章 绪 论

1.1 引言

1.2 纳米技术和纳米材料简介

1. 3 纳米材料的性质

1. 4纳米结构制备技术

1. 5镓铟磷锑及铟砷锑纳米材料的应用

1. 6论文选题背景、意义和研究内容

第 2章 GaInPSb合金纳米线的制备及表征

2.1 引言

2.2 GaInPSb合金纳米线的合成、表征

2. 3本章小结

第 3章 GaInPSb合金纳米线器件制备及光电性质测量

3.1 引言

3.2合金纳米线器件的制备

3.3 合金纳米线的光电特性

3.4本章小结

第 4章 InAsSb合金纳米线的合成、表征及性质研究

4.1引言

4.2材料生长

4.3样品表征

4.4 合金纳米线器件制备及电学性质测量

4.5 本章小结

结论与展望

1、结论

2、后续工作计划与展望

参考文献

附录 A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）

致谢