溶胶—凝胶法制备低维GaN纳米材料

发布时间：2019-10-30 00:39

【摘要】： 氮化镓作为第三代半导体材料的代表,是一种重要的直接宽带隙半导体材料,它具有优良的物理化学性质,是当前世界上最为先进的半导体材料之一。它不仅广泛的应用于蓝绿光发光二极管、激光器、紫外波段的探测器以及高温、大功率集成电路等器件,还可作为环保新材料应用于环境保护。由于GaN的种种优异特性,对GaN材料和器件的研究越来越成为人们关注的热点。根据不断降低器件尺寸的要求,借助于纳米尺寸的材料来制造纳米器件是很有意义的。纳米尺寸GaN特别是纳米线是满足这种要求的一种很有希望的材料。本论文主要分为实验与团簇计算两部分：第一部分：本文首先利用溶胶-凝胶和高温氨化二步法对GaN纳米晶的制备进行了研究,探讨了氨化温度和氨化时间对GaN纳米晶结构、组分、形貌的影响,并最终确定了GaN纳米晶的最佳制备条件。其次,我们利用溶胶-凝胶法得到的Ga2O3凝胶作为镓源,采用高温氨化法,成功制备出大量高质量的GaN纳米线。结果表明,氨化温度与氨化时间对GaN纳米线结构、组分、形貌产生了显著的影响,通过分析最终找出了利用该方法制备GaN纳米结构的最佳生长参数。文中详细分析了在最佳工艺条件下制备的一维GaN纳米结构的形貌、结构、组分和光致发光特性,初步探讨了一维GaN纳米结构的生长机制。第二部分：团簇的一些物理性质如能级结构、光学性质、磁学性质,以及热力学性质都呈现从原子特性向块体材料特性转变的趋势。因此,从理论上计算这些簇合物的结构和性质是十分必要的。我们利用B3LYP/6-31G*密度泛函方法对GanN3(n=1～8)团簇进行了计算,对GanN3(n=1～8)团簇的结构进行优化,得到了GanN3(n=1～8)团簇的最稳定结构,同时对体系的成键特性、热力学性质、光电子能谱及稳定性进行了研究。该结论对解释纳米和薄膜材料的形成具有指导意义。
【图文】：

工艺过程,氢氧基,干燥速度,烷氧基

学吸附的氢氧基或烷氧基等残余物。干燥是制备高质量干凝胶的关键步骤。干燥过程主要控制好干燥速度，速度过快会使凝胶龟裂和破碎。溶胶一凝胶法的具体工艺过程如图2一1所示。

外观图,X射线衍射仪

2溶胶凝胶法制备氮化稼纳米晶与纳米线实验中样品的结构分析采用西安理工大学现代分析测试中心XRD一7000型X射线衍射仪在常温下进行测量，，如图2一3所示。该衍射仪使用Cu靶Ka作为X射线衍射源，工作电压为40kV，工作电流为40mA。该仪器采用多功能水平型e一e测角仪，在测量过程中，X光管和探测器绕试样转动，样品水平静止不动。适合于薄膜、液体、粉体、固体以及变温过程和化学反应过程中样品的实时测试分析。驱动机构为独立的2轴驱动，可以选择es一ed联动或es和ed轴单独测定。图2一 3XRD一7000型X射线衍射仪外观图Fig.2一 3TheaPPearaneechartofX一 raydi价actometer我们实验中一般扫描范围为2e二200一800。测试结束后，随机软件可以自动标示出衍射峰所在位置以及所对应的面间距d，检索 JepDS(JointComeetteofpowerDi肠ctionStandards)粉末衍射数据卡可以很方便的确定样品对应的晶体结构。X射线衍射用于物相分析的原理是:由各衍射峰的角度位置所确定的晶面间距d以及它们的相对强度Fll是物质的固有属性。每种物质都有特定的晶体结构和晶胞尺寸
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TB383.1

【引证文献】