GaAs材料的制備與表征.pdf

1、GaAs是一種非常重要的Ⅲ-Ⅴ族直接帶隙化合物半導(dǎo)體材料，具有高的電子遷移率，優(yōu)良的光電性能，廣泛應(yīng)用于制造微波器件，紅外光電器件以及太陽能電池。GaAs是非常重要的光電子與微電子材料，深受國際關(guān)注，對于它的研究已經(jīng)成為當前半導(dǎo)體科學(xué)領(lǐng)域的熱點。
　　 工業(yè)生產(chǎn)中，熱壁外延(HWE)、分子束外延(MBE)以及金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)等方法常被用于制造GaAs材料，但普遍存在設(shè)備復(fù)雜，成本高的缺點，如何采用簡易方法制備G

2、aAs材料便成為研究者關(guān)注的焦點。本文采用分步電沉積的方法，制備了GaAs納米薄膜并且對其形成機理作了研究。同時，采用水熱法制備了GaAs八面體以及薄膜，并對其晶體結(jié)構(gòu)、形貌特征、光學(xué)性能以及形成機理進行了系統(tǒng)研究，主要結(jié)果如下:
　　 1、采用分步電沉積法，配合適當?shù)耐嘶鸸に?，制備了GaAs納米薄膜。通過XRD、FESEM、UV-Vis、PL對不同退火工藝下所制薄膜進行測試。得出制備GaAs薄膜的最佳退火工藝參數(shù)，為300℃退

3、火2h。此條件下制備的GaAs薄膜為面心立方晶系，顆粒分布均勻，Ga與As的原子量比接近1∶0，PL峰為紅外發(fā)射峰。隨著退火溫度的升高，薄膜內(nèi)顆粒尺寸增大，Ga與As原子量比發(fā)生變化，禁帶寬度值減小。并對GaAs薄膜的形成機理進行了探討。
　　 2、采用水熱合成法，以單質(zhì)Ga和As2O3為反應(yīng)源，制備了形貌為八面體的GaAs粉末。研究了反應(yīng)物摩爾比、HCl濃度、退火溫度、反應(yīng)時間對產(chǎn)物的影響。反應(yīng)物摩爾比的變化會導(dǎo)致產(chǎn)物中產(chǎn)生其

4、它雜質(zhì);HCl濃度較低時(＜2 mol/L)，溶液內(nèi)反應(yīng)不充分，HCl濃度較高時(＞2mol/L)，會使生成的GaAs八面體發(fā)生水解，八面體形貌遭到破壞;隨著退火溫度的升高，晶體的結(jié)晶程度得到改善，GaAs八面體尺寸逐漸增大;隨著反應(yīng)時間的延長，GaAs產(chǎn)物經(jīng)歷了由納米顆粒向八面體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。最后得出制備GaAs八面體的最佳反應(yīng)條件是:反應(yīng)物Ga與As2O3摩爾比為2∶1，溶液中HCl濃度2 mol/L，在190℃下反應(yīng)20 h后，再在