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新型结构半导体材料的制备与表征
中文名称: 新型结构半导体材料的制备与表征
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论文编号: 3044859收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: The Preparation and Charaterization of Noval Structural Semiconductor Materials
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 材料加工工程
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 半导体 半导体材料 材料 氧化物 纳米管 纳米线 空心四足晶须 纳米片
简介目录: 点击此处 免费索取本论文简介和目录>>
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论文简介:氧化物半、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料以其独特的物理、化学性质已经被广泛应用于微电子、环境保护、航空航天等领域,已经成为当今材料领域研究的热点。纳米科技的发展带动了新型半导体材料的发展,不仅提高了材料的性能,而且拓展了半导体材料的结构、形貌和性能的内涵。 本文以TiO2和ZnO两种材料为主要研究对象,研究其新型结构的制备工艺,并通过性能与结构的表征提出新型结构的生长机制;同时,介绍了对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料GaN的半导体照明应用研究方面的成果。 1、采用水热合成工艺成功制备了TiO2纳米管,研究了TiO2纳米管的生长机理。分析结果表明,其晶型为锐钛矿型,管壁为多层,管外径为10nm-20nm;发现纳米管的紫外吸收光谱相对于原料粉呈现出蓝移现象,TiO2纳米管的光致发光谱也显示出蓝移现象,并发现在可见光区的发光强度明显增强;TiO2纳米管对降解甲基橙有较强的降解率,说明其具有较高的光催化性能。 2、用TiO2和KOH为原料,用水热方法合成了K2Ti6O13纳米线。通过X射线粉末衍射图谱的Rietveld精修方法、高分辨透射电镜(HRTEM)图像的模拟计算,表明纳米线的化学组成为K2Ti6O13,晶体结构属单斜晶系,空间群为C2/M。K2Ti6O13纳米线的生长方向为[010]方向。 3、采用碳热还原普通ZnO的方法,首次制备出空心的四足ZnO晶须。研究了反应过程中的各种因素对产物形貌的影响规律,并提出了可能的生长机制。在室温下测得的光致发光谱显示,空心四足ZnO晶须呈现出强的绿光发射特性,使其在可见光范围内的应用更加广泛。 4、利用碳热还原工艺,在没有通入载气和不使用催化剂的条件下,1000℃-1100℃温度范围内,实现了ZnO纳米线、ZnO纳米片阵列的分级生长。通过对产物进行表征,表明产物是由纯六方结构ZnO组成,这种新型结构的ZnO将在微型反应器、微传感器件方面得到应用,并对进一步研究自组装技术提供了新的思路、方法和实验数据。 5、利用高温碳热还原反应工艺,以ZnO和碳粉为主要原料,在N2/H2O气氛中成功制备了直径在100nm左右,厚度约为50nm的ZnO纳米片状晶体。在提高反应温度的条件下,在相同的反应时间内,所生成的纳米片进一步生长为准六角塔状晶体,证实了ZnO纳米片是六角平板状结构。这种ZnO纳米片状结构,有望在制备微形传感器、复合纳米器件方面获得应用。进一步提高反应温度,得到了外形完美的ZnO塔状晶体,为ZnO家族增添了新的成员。 6、对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料GaN应用研究方面,制备出了性能优异的白光发光二极管,促进了半导体照明工程的进展。
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