金刚石薄膜及异质结的生长与性质研究

发布时间：2022-09-29 11:02

　　金刚石材料因其具有较宽的带隙、高载流子迁移率以及高击穿电压等优异的性能,被科学家誉为“终极半导体材料”,广泛地应用于高功率器件、辐射探测器及日盲紫外探测器等领域。另一方面,随着量子调控技术的不断发展,基于金刚石氮空位色心（Nitrogen-vacancy center,NV center）的固态单光子源,由于在室温下具有稳定性好、退相干时间长、量子态可读取等特性,将其与光学微腔或其他高品质因子的半导体微纳结构形成复合耦合系统后,可以建造更高品质的量子密钥分配系统,因此已成为固态量子信息研究领域的研究热点。同时,将P型金刚石薄膜与其他n型宽禁带半导体结合构成异质pn结,在高温及高功率电子器件领域的应用也具有较高的研究价值。本论文主要以实验合成为主,辅之以基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了不同生长参数对金刚石薄膜外延质量的影响、不同浓度的氮气以及氧气对金刚石NV色心的调控规律、大尺寸ZnO基纳米金刚石的制备与表征以及一维纳米ZnO/碳纳米管（CNT）核壳结构的电学与光学性质等。研究成果主要包括:1.采用微波等离子体化学气相沉积方法成功合成出高质量的多晶金刚石薄膜。综合多种材料表征... 

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

(a)金刚石三维原子结中

图1.2两种终端金刚石薄膜表面电子结构((a)氢终端金刚石表面:伪)氧终端金刚石表面l}1

图１．３金刚石与传统半导体材料（ａ）１０ＫＶ高压下耐压厚度；（ｂ）品质因素随频率变化比较

【参考文献】：
期刊论文
[1]MPCVD法同质外延生长单晶金刚石[J]. 严垒,马志斌,陈林,付秋明,吴超,高攀.  新型炭材料. 2017(01)
[2]Experimental and theoretical study on field emission properties of zinc oxide nanoparticles decorated carbon nanotubes[J]. 李昕,周伟满,刘卫华,王小力.  Chinese Physics B. 2015(05)
[3]单晶金刚石制备研究进展[J]. 周祥,汪建华,熊礼威,李伟.  硬质合金. 2012(03)
[4]量子计算的研究进展[J]. 周正威,黄运锋,张永生,郭光灿.  物理学进展. 2005(04)
[5]量子通信与量子计算[J]. 苏晓琴,郭光灿.  量子电子学报. 2004(06)
[6]大面积光学级金刚石自支撑膜研究进展[J]. 吕反修,唐伟忠,李成明,陈广超,佟玉梅.  红外技术. 2003(04)
[7]氧气对MWPCVD制备金刚石膜的影响[J]. 舒兴胜,邬钦崇,梁荣庆.  真空科学与技术. 2001(04)
[8]金刚石近红外增透滤光保护窗口的制备及应用[J]. 应萱同,沈元华,徐新民.  光学学报. 2000(06)
[9]金刚石膜的性质、应用及国内外研究现状[J]. 顾长志,金曾孙.  功能材料. 1997(03)
[10]微波等离子体化学气相沉积金刚石膜[J]. 胡海天，邬钦崇,盛奕建.  物理. 1996(11)

博士论文
[1]CVD金刚石膜的高温氧化及其浸润性质研究[D]. 裴晓强.吉林大学 2015
[2]MPCVD法制备光学级多晶金刚石膜及同质外延金刚石单晶[D]. 李博.吉林大学 2008
[3]光学级金刚石厚膜应用于红外窗口的关键技术研究[D]. 陈荣发.南京航空航天大学 2008

硕士论文
[1]基于金刚石NV色心的量子信息处理[D]. 齐小宁.北京邮电大学 2017
[2]AlxGa1-xAs阴极材料光电特性的第一性原理研究[D]. 沈洋.中国计量大学 2016
[3]CVD同质外延单晶金刚石的研究[D]. 吴超.武汉工程大学 2016
[4]甲烷浓度对金刚石单晶生长的影响和金刚石刻蚀坑的研究[D]. 吴冰欣.吉林大学 2015
[5]二氧化碳对MPCVD法制备金刚石单晶影响的研究[D]. 张晴.吉林大学 2010



本文编号：3682474