PDF《氧流量对热蒸发 ！＂# 法生长 纳米材料》

氧流量对热蒸发 !"# 法生长! $%&'() 纳米材料 的结构及发光特性的影响! 马海林 苏庆兰伟刘雪芹! (兰州大学物理科学与技术学院, 兰州 "#$$$$) (%$$& 年#月#$ 日收到;

%$$& 年'月(% 日收到修改稿) 用热蒸发 )*+ 法制备了! ,-.

% /# 纳米材料,并用光致发光 (01) 方法研究了其发光特性2

3 射线衍射分析显 示,产物为单斜结构的! ,-.% /#

4 扫描电子显微镜测试表明:在较小氧流量条件下制备的产物为! ,-.% /# 纳米带, 宽度小于 ($$ 56,长度有几微米;

较大氧流量时制备出! ,-.% /# 纳米晶粒结构,晶粒尺度在 &$―('$

562 01 的测试 表明: ! ,-.% /# 纳米结构在波长 '(7

56 处有很强的绿色发光带,且随着氧流量的逐渐增加发光强度逐渐减弱2 在 氧气氛中 8$$9退火 % : 处理后,发光强度减弱,进一步证实氧空位缺陷是! ,-.% /# 纳米材料发光的主要因素2 关键词:光致发光,氧流量,纳米结构,-.% /# 7$1,7("$< !国家自然科学基金 (批准号: 资助的课题

2 ! 通讯联系人2 ;

,6.>?:@A?>BC ?DB2 EFB2 G5 (4 引言-.% /# 是一种多功能材料 [(, %] ,在磁学、 光学和 半导体领域备受关注,它具有禁带宽度高,电子漂 移饱和速度快,介电常数小,热稳定性好,耐高温 性能好,在室温下不溶于水、 酸、 碱、 化学稳定性好 等诸多优良性能2 -.% /# 晶体有" , ! , # , $和%等多 种形态 [#] ,其中最为常见的是六方结构的"相和单 斜结构的!相,在#&$9 下, "相可直接转变为! 相2 -.% /# 最突出的特性属它是一种性能优越的宽 带隙半导体材料 (室温下带隙宽约为 =4& E*) [=] ,是 制造高亮度蓝、 绿光发光器件的优质材料 [', 7] ,同时 它还作为一种透明的氧化物半导体,在光电子器件 方面有着广阔的应用前景 [", &] ,可用作 -. 基半导体 材料的绝缘层, 以及紫外线滤光片 [8―((]

2 目前, 对于纳米 -.% /# 的研究主要集中在材料 制备方面, 人们已经用不同方法合成, 例如, 碳热还 原法、 气相外延法、 热退火法、 物理蒸发法等,而有 关光学性能方面的研究较少,尤其是研究工艺参数 对-.% /# 的光致发光的影响2 H?.IIE 等人 [(%] 认为 -.% /# 晶体的缺陷带发射很可能归因于 -. 空位、 / 空位、 以及 -.,/ 空位对

2 J.KL>M 等[((] 认 为施主上的一个电子和受主上的一个空穴的重新组 合是 -.% /# 纳米结构发蓝光或绿光的主要原因2 本 文用热蒸发 )*+ 方法得到! ,-.% /# 的纳米带和纳米 晶粒,研究了氧流量对生长! ,-.% /# 纳米材料的结 构和发光特性的影响2 %4 实验方法 以金属镓为原料在水平高温真空管式炉中制备 得到! ,-.% /# 纳米材料2 将单晶硅片在丙酮溶液中 超声波清洗 #$ 6>5,烘干后溅射一层 %$

56 厚的金 膜作为催化剂2 '$$ 6M 高纯镓 (884888N) 置于氧化 铝舟中,镀有金膜的硅片衬底放置在距离蒸发源 ($

66 下游,然后将装有蒸发源和衬底的氧化铝舟放 入管式炉中2 系统抽真空并通氩气反复清洗后,以%$9O6>5 的速率升温分别加热至 ($'$9,然后通入

52 反应结束后, 观察到在 衬底上均有白色絮状物质2 用3射线衍射仪 (3Q+,R520:aI2 ^ZG2 行物相分析! 场发射扫描电子显微镜 '())) 对样品的形貌进行观察! 室温条件下用 *"$ +') 型荧光光谱仪进行光致发光性能的测试! ,- 实验结果与讨论 图.为不同氧流量条件下制备的样品的 / 射 线衍射图! 结果表明不同实验条件下制备的样品结 构基本相同,均为单斜结构的多晶! $012 3, ,属于 !24" 点群! 计算其晶体结构常数为 #