溶膠—凝膠法制備低維GaN納米材料.pdf

1、氮化鎵作為第三代半導體材料的代表,是一種重要的直接寬帶隙半導體材料,它具有優良的物理化學性質,是當前世界上最為先進的半導體材料之一。它不僅廣泛的應用于藍綠光發光二極管、激光器、紫外波段的探測器以及高溫、大功率集成電路等器件,還可作為環保新材料應用于環境保護。由于GaN的種種優異特性,對GaN材料和器件的研究越來越成為人們關注的熱點。根據不斷降低器件尺寸的要求,借助于納米尺寸的材料來制造納米器件是很有意義的。納米尺寸GaN特別是納米線是滿

2、足這種要求的一種很有希望的材料。本論文主要分為實驗與團簇計算兩部分：第一部分：本文首先利用溶膠-凝膠和高溫氨化二步法對GaN納米晶的制備進行了研究,探討了氨化溫度和氨化時間對GaN納米晶結構、組分、形貌的影響,并最終確定了GaN納米晶的最佳制備條件。其次,我們利用溶膠-凝膠法得到的Ga2O3凝膠作為鎵源,采用高溫氨化法,成功制備出大量高質量的GaN納米線。結果表明,氨化溫度與氨化時間對GaN納米線結構、組分、形貌產生了顯著的影響,通過分

3、析最終找出了利用該方法制備GaN納米結構的最佳生長參數。文中詳細分析了在最佳工藝條件下制備的一維GaN納米結構的形貌、結構、組分和光致發光特性,初步探討了一維GaN納米結構的生長機制。第二部分：團簇的一些物理性質如能級結構、光學性質、磁學性質,以及熱力學性質都呈現從原子特性向塊體材料特性轉變的趨勢。因此,從理論上計算這些簇合物的結構和性質是十分必要的。我們利用B3LYP/6-31G*密度泛函方法對GanN3(n=1～8)團簇進行了計算,