CdS/CdSSe纳米异质结构的制备及其光电性质研究

摘要

作为构建纳米集成器件中最基本的结构单元，一维半导体纳米结构被公认为下一代纳米光电器件和集成系统的基础。半导体带隙是光电领域中的最重要参数之一，它决定了半导体材料的吸收特性及发射特性。然而，自然界中基于纯天然半导体的带隙种类十分有限，使得纳米结构在器件应用方面有诸多不便。因此，由不同半导体之间采用不同方式达到的成分组合而实现新的带隙可调已成为最直接的方法。硒硫化镉(CdSxSe1-x)是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族合金半导体材料，其带隙可以在1.73eV到2.45eV的范围内调制。
　　本研究主要内容包括：⑴利用源移动式化学气相沉积方法，通过多步反应成功制备了高质量的合金纳米带多层横向异质结构 CdS/CdSSe/CdS/CdSSe/CdS，从而实现了沿纳米带宽度方向带隙突变的特殊结构。在405nm激光器照射下，纳米带发光沿其宽度方向依次为在“绿-红-绿-红-绿”。原实验的基础上，改变反应源的移动速率，进而得到了横向组分渐变的CdS1-xSex梯度纳米带。光致发光光谱表明这两种特殊的结构具有很高的结晶特性，并且在光电探测器和低阈值激光器中有巨大的应用价值。⑵通过多次实验，系统地调制生长条件，从而实现了一种条件可控的高质量的轴向异质结纳米线的CVD方法。以此方法，我们生长出了轴向CdS/CdSxSe1-x单异质结纳米线，SEM表征发现这些纳米线具有光滑的表面结构。对其进行的光学测量结果表明我们制备的异质结纳米线具有非常好的光学性质和结晶度。荧光显微图像表明纳米线由CdS和 CdSSe两部分沿轴向构成。微区荧光光谱研究表明界面区具有高的结晶质量。光波导研究表明异质结纳米线具有非对称光传输特性。进一步的激发功率依赖的荧光光谱研究表明此结构可以实现红和绿双波长激射，并且红色激射阈值低于绿色激射。理论模拟表明波导光可以两相间有效传输。基于这一特殊的纳米线异质结构，并利用电子束曝光技术制成纳米线异质结光电探测器，对比单组分CdS纳米线光探测器，CdSSe异质结纳米线探测器具有更宽的光谱探测范围，高的开关比（105），高的灵敏度(9.65×102A/W)，高的量子效率（2.3×105%）。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 纳米科技简介

1.3 纳米材料的特异性能

1.4 一维纳米材料的制备方法

1.5 纳米材料在光电器件中的应用

1.6 本论文的研究目的、意义及研究内容

第2章 CdS/CdSSe纳米带的合成及光学性质研究

2.1 研究背景

2.2 多层纳米带异质结的合成及发光特性研究

2.3 横向组分递变纳米带的合成及光学性质研究

2.4 本章小结

第3章 轴向异质结纳米线的合成及光电性质研究

3.1 引言

3.2 CdS/CdSxSe1-x异质结纳米线的制备及结构表征

3.3 CdS/CdSxSe1-x异质结纳米线的宽谱光探测器研究

3.4 本章小结

结论与展望

结论：

展望：

参考文献

致谢

附录A(攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录)