特殊形貌GaN納米線(xiàn)的制備及場(chǎng)發(fā)射特性研究.pdf

1、GaN是一種直接寬帶隙（禁帶寬度是3.4eV）半導(dǎo)體材料，其具有化學(xué)和物理穩(wěn)定性好，電子飽和漂移速率高，臨界雪崩擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度大，介電常數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用在藍(lán)、綠發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)、紫外探測(cè)器和大功率器件等領(lǐng)域。另外，由于GaN的功函數(shù)(4.1eV)及電子親和勢(shì)(2.7-3.3eV)都小、熱導(dǎo)率高、耐高溫，使得其在場(chǎng)發(fā)射陰極材料應(yīng)用方面有很大的潛力。
　　本文采用Pt催化化學(xué)氣相沉積(CVD)法，首先，研究了氨

2、化溫度與鎵源對(duì)GaN納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)和形貌的影響;然后，通過(guò)控制工藝參數(shù)制備了螺旋形GaN納米線(xiàn);最后，利用密度泛函理論對(duì)六角形截面GaN的功函數(shù)進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容如下:
　　第一、經(jīng)過(guò)研究鎵源及氨化溫度對(duì)GaN納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)和形貌的影響，得到:(1)氨化溫度對(duì)GaN納米線(xiàn)的長(zhǎng)度和粗細(xì)有影響;(2)氨化溫度和鎵源對(duì)納米線(xiàn)的平直度和結(jié)晶性有影響。我們對(duì)制備的GaN納米線(xiàn)樣品進(jìn)行了場(chǎng)發(fā)射特性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)GaN納米線(xiàn)場(chǎng)發(fā)射特性與納米線(xiàn)的長(zhǎng)徑比、形

3、貌有關(guān)，樣品均表現(xiàn)出較好的場(chǎng)發(fā)射性能。
　　第二、在氨化溫度為1050℃，NH3流量為200sccm，氨化時(shí)間為20min條件下，制備了螺旋形GaN納米線(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行了SEM、XRD、TEM及場(chǎng)發(fā)射特性測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)制備的螺旋形GaN納米線(xiàn)是六方纖鋅礦單晶結(jié)構(gòu)，沿[0001]方向生長(zhǎng);場(chǎng)發(fā)射電流密度為100μA/cm2時(shí)開(kāi)啟電場(chǎng)為4.5V/μm，幾何增強(qiáng)因子為2285，具有優(yōu)異的場(chǎng)發(fā)射性能。
　　第三、構(gòu)建了截面為六角形，三個(gè)