低维半导体纳米材料的制备、微观结构及其形成机理的研究

摘要

本论文主要对低维半导体纳米材料（零维锗纳米晶、一维磷化铟纳米线）的制备、微观结构与生长机理进行了系统的研究。利用高分辨电子显微学技术，阐明了其生长机理，可为低维半导体纳米材料的制备与应用提供理论基础。
　　本硕士论文共分为四章。
　　第一章首先对低维半导体纳米材料的基本特性、制备方法、表征手段、应用领域等方面进行了综述。
　　第二章通过离子注入法在非晶二氧化硅薄膜制得锗纳米晶，并在高温下（700 oC-1100 oC）进行退火处理。研究发现，锗纳米晶的平均尺寸随着退火温度的升高而增加。透射电镜观察发现，在锗纳米晶内部存在面缺陷与线缺陷，并且面缺陷与线缺陷的含量均随退火温度的改变而变化。当退火温度低于1000 oC时，面缺陷含量与退火温度无明显关系，而当退火温度自1000 oC升至1100 oC时，面缺陷含量急剧降低；线缺陷含量则随着退火温度的变化而发生显著变化。此外，通过研究不同温度下锗纳米晶位错的含量与内部的残余应力的关系，发现位错的形成与内应力场的释放存在内在联系。
　　第三章通过固相源化学气相沉积法制备了磷化铟纳米线，利用电子显微学技术对磷化铟纳米线中存在的不同角度的弯曲结构进行了观察，对其生长机理进行了研究。统计发现，在所制备的磷化铟纳米线中，弯曲角度主要集中在70o，90o，110o与170o。对于约70o与110o的弯曲的形成主要是由于纳米线中层错及孪晶的出现所造成的；约90o的弯曲则来自于局部非晶化；约170o弯曲则主要归因于小角晶界的出现。
　　第四章利用透射电子显微镜对磷化铟纳米线中的微观结构进行了研究，发现所制备的磷化铟纳米线具有面心立方结构且存在孪晶缺陷，且孪晶缺陷密度随纳米线直径的增加而增大。该现象主要是由于不同直径的纳米线其催化剂头尺寸不同，导致催化剂中铟的过饱和程度不同。

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引言

第一章 综 述

1.1低维纳米材料简介

1.2半导体纳米材料简介

1.3 半导体纳米材料的特性

1.4 低维半导体纳米材料的制备

1.5 低维半导体纳米材料的应用

1.6 透射电镜在低维半导体纳米材料表征中的应用

1.7 选题目的与意义

第二章 不同退火温度下所制备的锗纳米晶受应力作用而产生的微观结构演变

2.1 研究背景

2.2 实验方法

2.3 结果与讨论

2.4 结论

第三章 磷化铟纳米线中不同角度的弯曲结构的形成机理

3.1 研究背景

3.2 实验方法

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章 磷化铟纳米线直径对孪晶缺陷密度的影响

4.1 研究背景

4.2 实验方法

4.3结果与讨论

4.4小结

总结与展望

一、 本论文主要的研究成果和结论

二、 后续工作建议与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢

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