基于合成的SiO 2 纳米球制备GaAs纳米线阵列光阴极研究

发布时间：2022-07-29 19:02

　　砷化镓（GaAs）纳米线阵列结构因同时具有GaAs的基本性质和纳米材料的优良特性,使得制备出的负电子亲和势（NEA）光阴极有量子效率高、暗电流低等优点。因而该材料成为最有前景的光电发射材料之一,在高性能电子源、光电倍增管、太阳能电池等领域有广泛应用潜力。本文利用GaAs纳米线阵列光阴极的光电发射模型,针对入射光角度、纳米线直径、纳米线高度、纳米线的间距（即占空比D/P）等不同条件对GaAs纳米线阵列光阴极光电流的影响进行仿真。在仿真结果的基础上采用胶体刻蚀法制备GaAs纳米线阵列结构,并在制备过程中不断改进实验步骤,优化工艺参数。本文采用改进的Stober法合成直径为350nm和500nm的SiO₂纳米球,用旋涂法将所合成的SiO₂纳米球制作掩模层,其实验参数为使用转速为600rpm匀胶机运行10s,再用转速为1900rpm转4s,得到的掩模层相对较为理想,最后用纳米球掩模层对GaAs衬底进行刻蚀,以制备GaAs纳米线阵列。利用SEM分析刻蚀时间、刻蚀功率、刻蚀气体对制备纳米线阵列的影响,发现刻蚀时间和刻蚀深度有一定的线性关系,并利用台阶仪、... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 光电阴极的概述
    1.2 光阴极的研究背景及意义
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 国内外研究现状
    1.3 GaAs纳米线阵列光阴极研究背景与意义
        1.3.1 GaAs纳米线的意义
        1.3.2 GaAs纳米线阵列光阴极的现状
        1.3.3 纳米线的制备方法
    1.4 论文主要结构
2 GaAs纳米线阵列光阴极光电流理论分析
    2.1 GaAs纳米线阵列光阴极理论模型
        2.1.1 GaAs纳米线阵列光阴极理论模型
        2.1.2 GaAs纳米线阵列光阴极模型方程
    2.2 GaAs纳米线阵列光阴极光电流的仿真分析
        2.2.1 入射光角度对光阴极电流的影响
        2.2.2 纳米线高度对光阴极电流的影响
        2.2.3 纳米线直径对光阴极电流的影响
        2.2.4 不同占空比对光阴极电流的影响
    2.3 本章小结
3 单层SiO_2纳米球掩模层的制备
    3.1 GaAs纳米线阵列制备工艺
    3.2 SiO_2纳米球制备方法
        3.2.1 气相法
        3.2.2 沉淀法
        3.2.3 Sol-Gel法
        3.2.4 水热合成法
        3.2.5 超重力反应法
        3.2.6 微乳液反应法
        3.2.7 其他制备方法
    3.3 Stober法合成SiO_2纳米球实验
        3.3.1 主要仪器与试剂
        3.3.2 直径 350nm SiO_2纳米球合成实验
        3.3.3 直径 500nm SiO_2纳米球合成实验
    3.4 合成SiO_2纳米球的表征分析
        3.4.1 表面形貌的SEM分析
        3.4.2 物质成分与晶体结构的XRD分析
    3.5 SiO_2纳米球掩模层的制备
        3.5.1 垂直沉积法制备掩模层
        3.5.2 旋涂法制备掩模层
        3.5.3 两种掩模层制备方法的比较
    3.6 本章小结
4 GaAs纳米线阵列光阴极的制备
    4.1 GaAs纳米线阵列的刻蚀工艺
        4.1.1 ICP刻蚀的介绍
        4.1.2 刻蚀减小SiO_2纳米球
        4.1.3 ICP刻蚀制备GaAs纳米线阵列
    4.2 GaAs纳米线阵列表征分析
        4.2.1 台阶仪分析
        4.2.2 AFM分析
        4.2.3 漫反射谱分析
    4.3 GaAs纳米线阵列激活工艺
        4.3.1 GaAs纳米线阵列净化工艺
        4.3.2 GaAs纳米线阵列Cs、F激活
        4.3.3 纳米线阵列与基片阴极量子效率的比较
    4.4 本章小结
5 结论
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]水热法制备SiO2@Mn2O3球形纳米粒子[J]. 孟芬芬,郭志岩.  青岛科技大学学报(自然科学版). 2016(04)
[2]反射式变掺杂GaAs光电阴极量子效率模型研究[J]. 牛军,杨智,常本康,乔建良,张益军.  物理学报. 2009(07)
[3]透射式GaAs光阴极的静电键合粘结[J]. 高斐,郭晖,胡仓陆,向世明,石峰,彭岔霞,冯驰,徐晓兵.  光子学报. 2008(08)
[4]纳米二氧化硅的制备[J]. 郭英凯,赵燕禹,赵国华,查立祥,商连弟.  盐业与化工. 2007(04)
[5]凝胶网格沉淀法制备纳米二氧化硅[J]. 李曦,刘连利,王莉丽,石文凤.  硅酸盐通报. 2007(03)
[6]纳米多层膜的制备方法及比较[J]. 杨会静,孙立萍,刘长虹.  唐山师范学院学报. 2006(05)
[7]微乳液法制备无定形纳米二氧化硅[J]. 朱振峰,李晖,朱敏.  无机盐工业. 2006(06)
[8]超重力反应沉淀法制备超细二氧化硅[J]. 何清玉,郭锴,王琳.  无机盐工业. 2005(09)
[9]气相法白炭黑的研究进展[J]. 杨波,何慧,周扬波,贾德民.  化工进展. 2005(04)
[10]sol-gel法制备多孔纳米SiO2薄膜[J]. 李智,姚熹,张良莹.  电子元件与材料. 2005(02)

博士论文
[1]高性能GaAs光电阴极研究[D]. 杜晓晴.南京理工大学 2005
[2]纳米二氧化硅粉体材料的研制[D]. 陈兴明.四川大学 2003

硕士论文
[1]GaAs纳米线阵列光阴极制备机理及其光谱响应仿真[D]. 程滢.东华理工大学 2015
[2]MOCVD设备反应室的设计与分析[D]. 董佳鑫.西安电子科技大学 2008



本文编号：3667007