锗纳米晶与纳米孔洞在二氧化硅基质中的空间分布、微观结构及扩散现象研究

发布时间：2020-11-20 06:50

　　 本论文主要利用透射电子显微学对包埋于二氧化硅基质中的锗纳米晶及纳米孔洞进行了研究。主要围绕不同退火时间以及铒离子、硅离子与锗离子共注入对锗纳米晶与纳米孔洞的分布以及微观结构的影响展开研究。本论文分为四章。第一章,对半导体纳米材料的基本特性、特殊性能以及应用进行了综述。第二章,介绍了制备半导体纳米晶的离子注入法以及用于表征纳米晶的透射电子显微学。第三章,通过将锗离子注入到二氧化硅基质中,经过1000 ~oC的退火过程后制备得到锗纳米晶。利用高分辨透射显微镜表征了所形成的锗纳米晶的形态以及随退火时间变化而引起的分布变化。证明了纳米孔洞形成能够释放锗纳米晶中由二氧化硅基质引起的应力。一些锗纳米晶位于纳米孔洞内部,并且可以通过纳米孔洞辅助扩散的机制进入注入层。这可以解释锗纳米晶空间分布的不均匀性。第四章,利用离子注入法分别制备了锗离子注入,硅离子和锗离子共注入以及铒离子、硅离子和锗离子共注入的纳米晶。利用高分辨透射显微镜表征了所形成的纳米晶的形态以及微观结构。研究表明,在二氧化硅基质引入额外的硅离子能够降低锗纳米晶中锗原子的向外扩散,抑制了纳米孔洞的形成。并且通过注入铒离子能够抑制锗纳米晶通过奥斯特瓦尔德熟化机制长大,使得锗纳米晶尺寸较为均匀。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1;TN304
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第一章 绪论
    1.1 半导体纳米材料的基本特性
        1.1.1 表面效应
        1.1.2 小尺寸效应
        1.1.3 量子尺寸效应
        1.1.4 宏观量子隧道效应
    1.2 半导体纳米材料物理特质
        1.2.1 电学性质
        1.2.2 光学性质
        1.2.3 发光性质
    1.3 半导体纳米材料的应用
        1.3.1 催化领域
        1.3.2 传感器领域
        1.3.3 太阳能电池领域
    1.4 本论文研究的主要内容和意义
第二章 半导体纳米晶的制备和表征
    2.1 离子注入法
    2.2 半导体纳米晶的表征
        2.2.1 选区电子衍射
        2.2.2 电子能量损失谱
        2.2.3 高分辨电子显微学
第三章 纳米孔洞对锗纳米晶微观结构及向外扩散的影响
    3.1 研究背景
    3.2 实验方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 锗纳米晶的形成
        3.3.2 锗纳米晶的微观结构及纳米孔洞的形成
        3.3.3 锗纳米晶的不均匀分布
    3.4 小结
第四章 铒离子、硅离子与锗离子共注入对锗纳米晶的微观结构及向外扩散的影响
    4.1 研究背景
    4.2 实验方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 纳米晶在二氧化硅基质中的分布
        4.3.2 铒离子、硅离子与锗离子共注入对于锗纳米晶及纳米孔洞的影响
        4.3.3 铒离子、硅离子与锗离子共注入对于锗纳米晶微观结构的影响
    4.4 小结
第五章 总结与展望
    一、本论文主要的研究成果与结论
    二、后续工作建议及展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢

【参考文献】

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1 游草风;卢铁城;胡又文;陈青云;敦少博;胡强;范立伟;张松宝;唐彬;代君龙;;Ga掺杂~(70)Ge纳米晶的制备与研究[J];四川大学学报(自然科学版);2009年03期

本文编号：2891111