Sb摻雜ZnO納米材料的制備和研究.pdf

1、近年來(lái)，半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)因其在先進(jìn)器件等方面存在廣闊的應(yīng)用前景，而成為國(guó)內(nèi)外納米領(lǐng)域人們關(guān)注的熱點(diǎn)。ZnO是一種寬禁帶直接帶隙Ⅱ—Ⅵ族半導(dǎo)體材料，在室溫下的禁帶寬度為3．37eV，激子束縛能高達(dá)60meV。因此，ZnO納米結(jié)構(gòu)在制備納米電子器件及納米光電子器件方面都有著很好的應(yīng)用價(jià)值。此外，ZnO的納米結(jié)構(gòu)還可以應(yīng)用到場(chǎng)發(fā)射、醫(yī)療、生物傳感等領(lǐng)域中。
　　 要使納米ZnO應(yīng)用在納米光電器件方面，首先要解決p型ZnO納米材料的制備問

2、題。目前如何獲得p型ZnO納米結(jié)構(gòu)就成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)目前p型ZnO納米結(jié)構(gòu)制備的困難問題，利用化學(xué)氣相沉積設(shè)備開展了Sb摻雜大尺寸ZnO納米棒和Sb摻雜ZnO納米花的制備及特性的探索性研究工作。取得的結(jié)果如下：
　　 (1)利用化學(xué)氣相沉積的生長(zhǎng)技術(shù)，在沒有采用任何金屬催化劑的條件下，在Si(100)襯底上制備出Sb摻雜大尺寸ZnO納米棒。采用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射儀(XRD)可以看出制備的Sb摻雜

3、大尺寸ZnO納米棒呈六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，并且納米棒的頂部和根部直徑約為300nm和500nm，長(zhǎng)度約為15μm，同時(shí)具有較好的結(jié)晶特性；此外，在SEM設(shè)備配備的能量色散譜(EDS)中還觀測(cè)到了Sb元素的存在；低溫PL光譜研究結(jié)果顯示有與Sb摻雜相關(guān)的中性受主束縛激子發(fā)光峰(A0X)、自由電子到受主能級(jí)躍遷的發(fā)光峰(FA)、施主受主對(duì)(DAP)以及DAP的一級(jí)縱向光學(xué)聲子(LO)伴線(DAP—1LO)，因此證實(shí)Sb元素作為受主摻雜已進(jìn)入ZnO

4、晶格。
　　 (2)在沒有采用任何金屬催化劑的條件下，通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在Si(111)襯底上制備出Sb摻雜ZnO納米花。測(cè)試結(jié)果表明，制備的Sb摻雜ZnO納米花具有密度性高、結(jié)構(gòu)性完整、生長(zhǎng)方向和形狀較為統(tǒng)一的特點(diǎn)，并且單支納米花是由數(shù)十個(gè)不同取向的“納米花瓣”自組裝而成，每個(gè)“納米花瓣”是由長(zhǎng)度約250nm、直徑約為70nm的納米棒構(gòu)成。通過(guò)能量色散譜(EDS)證實(shí)了Sb元素?fù)饺氲絑nO中，在低溫(11K)的光致發(fā)光譜中還觀