石墨烯上生长GaN纳米线

采用金属Ga升华法在石墨烯/蓝宝石衬底上生长了高质量GaN纳米线,研究了不同的生长条件,如NH3流量、反应时间、催化剂和缓冲层等对GaN纳米线形貌的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)对GaN纳米线进行表征.研究发现,在适当的NH3流量且无催化剂时,衬底上可以生长出粗细均匀的GaN纳米线.反应时间为5 min时,纳米线密集分布在衬底上,表面光滑.在石墨烯/蓝宝石上预先低温生长GaN缓冲层,然后升温至1 100℃进行GaN纳米线生长,获得了具有择优取向的GaN纳米线结构.研究表明,石墨烯和缓冲层对获得GaN纳米线结构有序阵列具有重要的作用.     

GaN纳米线生长的影响因素与机理分析

基于气液固(VLS)反应机制,采用厚度为2~3 nm的金属镍作为催化剂,金属镓和氨气分别用作Ⅲ族和Ⅴ族的生长源,在自行改造的化学气相沉积(CVD)设备内获得了大面积GaN纳米线。通过扫描电镜(SEM)、能量分散X射线荧光(EDX)谱和透射电镜(TEM)测试,表明GaN纳米线的成核及生长与反应室气路结构有密切关系,水平弯管式气路将有利于GaN纳米线的生长。此外,生长气流将直接影响GaN纳米线的生长状况,生长温度为920℃、NH3和N2的气流量分别为100和500 cm3/min时,可以获得形貌较好的纳米线。同时,探索了Ga源与样品位置间的距离对纳米线中Ga和N的质量分数的影响,并分析了其影响机理。     

HCl气体辅助生长GaN纳米线阵列与机理研究

研究了一种无金属催化剂生长GaN纳米线阵列的方法。通过HCl气体作为催化剂,利用氢化物气相外延(HVPE)系统在GaN/sapphire模板上制备出纯净的GaN纳米线阵列;利用扫描电镜(SEM)、能量分散X射线荧光(EDX)谱和透射电镜(TEM)测试,研究了生长条件的变化对GaN纳米线阵列的影响,分析了GaN纳米线阵列的生长过程并探索了其生长机理,为GaN纳米线阵列的可控生长提供了理论依据。     

钯缓冲层制备GaN纳米线及光学特性分析

利用射频磁控技术,在Si衬底上以Pd为缓冲层、Ga2O3粉末作为生长GaN的Ga源,成功制备出大量GaN纳米线。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜观察分析得出GaN纳米线为单晶结构,纳米线的直径为10～60nm,长度达几十个微米。X射线衍射和X射线能量散射谱显示合成的纳米线为GaN单晶结构。傅里叶变换红外吸收光谱和光致发光光谱测试表明,制得的GaN纳米线与GaN体材料相比具有不同的光学特性。     

"自上而下"法制备高性能GaN纳米线阵列

针对自下而上生长GaN纳米线的尺寸、形态、取向不易控制的问题,文中采用自上而下刻蚀的方法来制备GaN纳米线材料。以图形化的金属Ni作为掩膜对GaN进行ICP刻蚀,系统研究了刻蚀参数,主要是ICP功率以及RF功率对GaN纳米线形貌以及拉曼、PL光谱的影响,同时也对比了干法刻蚀后,有无湿法处理的影响。研究发现,当ICP功率为1 000 W,RF功率为100 W时,GaN纳米线的拉曼和PL光谱强度较大,表明此功率下刻蚀的纳米线损伤较小。经过KOH浸泡30 min后,GaN纳米线的形貌得到了改善,拉曼和PL光谱强度均优于单纯的干法刻蚀,为下一步器件的制备提供了良好的材料基础。     

TEM和CL准原位表征GaN单根纳米线中WZ/ZB结构及其发光特性

纤锌矿（WZ）/闪锌矿（ZB）结构以及WZ/ZB超结构广泛存在于一维Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中。本文采用TEM和CL（阴极荧光谱）准原位表征的方法,对GaN纳米线的各种结构进行了系统的表征,并且建立了材料纳米结构与对应发光性质之间的直接联系。研究发现相对于纯WZ结构的GaN单根纳米线,具有WZ/ZB结构纳米线的CL出现了蓝移。通过对CL发光谱的蓝移现象的分析和研究表明,蓝移是由于高密度的WZ/ZB结构单元及其各种超结构所引起的特殊效应。     

氧化物缓冲层制备Si(111)基GaN纳米线

采用氧化物缓冲层,通过射频磁控溅射系统依次在n型Si(111)衬底上沉积Ga2O3/ZnO(Ga2O3/MgO)薄膜,然后将薄膜于950℃氨化合成GaN纳米结构,氨化时间为15min。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收谱(FTIR)和高分辨透射电镜(HRTEM)对样品的结构进行了分析,结果显示两种缓冲层下制备的样品均为六方纤锌矿单晶GaN纳米结构,且缓冲层的取向对纳米线的生长方向有很大影响;采用扫描电镜(SEM)对样品的形貌进行了测试,发现纳米线表面光滑,长度可达几十微米,表明采用氧化物缓冲层制备了高质量的GaN线。同时对GaN纳米线的生长机理进行了简单讨论。     

石墨烯上生长GaN纳米线的研究

在常压条件下采用化学气相淀积(CVD)技术在有石墨烯插入层的衬底上生长GaN纳米线,研究了生长温度、石墨烯插入层、催化剂等因素对GaN纳米线的形貌、光学特性以及结构的影响.通过扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)谱、拉曼(Raman)谱和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对GaN纳米线的形貌、光学特性以及结构进行表征.结果表明,在1 100℃条件下,同时有石墨烯插层和催化剂的衬底表面能够获得低应力单晶GaN纳米线.石墨烯、催化剂对于获得低应力单晶GaN纳米线有重要的作用.     

氨化法制备大量单晶GaN纳米线及其特性研究

利用磁控溅射技术先在硅村底上制备Ga2O3/Co薄膜,然后在管式炉中通入流动的氨气在950℃对薄膜进行氨化,反应后成功制备出大量GaN纳米线.采用X射线衍射(xRD)、傅里叶红外吸收光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品进行分析.结果表明,采用此方法得到了六方纤锌矿结构的GaN单晶纳米线,纳米线的直径在50 nm～150 nm范围内,长度为几十微米.     

一维GaN纳米材料生长方法

介绍了国际上近年来合成一维GaN纳米材料的研究情况,分析了模板限制生长法、基于VLS机制的催化反应生长法、氧化辅助生长法和两步模式生长法合成GaN纳米线的工艺特点,展望了GaN纳米线研究重点和方向。