热蒸发法制备II-VI族半导体纳米材料及其性能表征

发布时间：2019-11-19 06:05

【摘要】：II-VI族化合物半导体是目前应用广泛的一种发光材料,它在纳米尺度下所表现出来的优异性质是电子器件发展的一个新的方向。本文通过热蒸发粉末原料的方法在管式炉中合成了多种结构的II-VI族纳米半导体,并对材料的物相、微观结构及其光学性质进行了系统表征。 (1)以CdS粉末为蒸发源材料,在Ar气环境下合成一维CdS纳米线、纳米带,通过控制实验过程中的工艺参数,研究工艺参数对制备纳米材料的影响,实现了对一维纳米结构的可控合成。纳米线与纳米带均在505 nm左右观察到强的禁带发光。对纳米带的低温光致发光研究表明:常温下CdS纳米带的禁带发光是中性施主与束缚激子的发光、自由激子的发光及激子与声子的发光作用的复合。 (2)以CdS粉末为蒸发源材料合成了CdS三维网络结构。研究表明其生长机制既不属于传统的VLS、VS生长机制,也不是两者的综合作用,而是以VLS生长机制成核,然后在轴向与径向持续生长的结果。近场光学扫描显微镜研究表明当325 nm的激光聚焦在CdS纳米棒上时,产生的PL光可以耦合到纳米棒中且在纳米棒中传播,此外,在多脚结构中有部分的光可以从一个脚激发向其他的脚传播。FDTD模拟表明纳米棒是一个良好波导腔,PL光可以很好的被限制在里面。研究表明此三维结构在光电器件领域有良好的应用前景。 (3)以CdS及ZnS混合粉末为蒸发源材料、在改变压强的条件下合成了Zn_xCd_(1-x)S一维纳米结构,以及Zn_xCd_(1-x)S与SiO_2的复合针状密排结构、复合多孔材料。对Zn_xCd_(1-x)S一维纳米结构的物相及微观结构分析表明所得的材料并不是CdS及ZnS的简单的混合,而是以一个物相而存在。Zn_xCd_(1-x)S纳米结构的光致发光特性分析显示其在500 nm处有很强的发光,而Zn_xCd_(1-x)S与SiO_2所形成的纳米复合材料在460～530 nm及600～650 nm之间有发光,且460～530 nm较强的发光属于Zn_xCd_(1-x)S的发光,600～650 nm的发光则来自于材料的缺陷的发光。
【图文】：

自然界,物体,尺寸,表面原子

图 1-1 自然界中存在的物体的尺寸（王季陶, 1990）1.3 纳米材料的特殊效应纳米材料的尺寸在 1-100m 的尺度范围内，而这个尺度范围与光波波长相或更小，小则只有几个或者数十个原子团的大小。这使得材料的周期性受到了坏，，边界的原子数想比宏观的材料而言就要多的多，表面原子所占的比例大幅减小。这使得纳米材料具有许多特殊的物理、化学、光学、磁学及电学等特性1.3.1 表面效应纳米晶体表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的质上的变化。众所周知的，表面原子所处的环境与材料内部原子所处的环境是同的。最外层原子直接暴露于外界环境中，因此它们所处的晶体场环境与其他子不同，结合能也不同，存在着很多悬空键，这些键均处于一种不饱和状态，

过程图,原位生长,纳米线,过程

TEM观察Ge纳米线的原位生长过程（GivargizovE.I.,1975）
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TB383.1

【参考文献】