ZnO纳米线的气相沉积制备及场发射特性

运用气相沉积方法分别在硅片表面和钨针尖上制备了非取向生长的ZnO纳米线,并通过场发射显微镜研究了纳米线样品的平面场发射特性和针尖场发射特性.结果显示,非取向生长的ZnO纳米线薄膜场发射的开启电压和阈值电压所对应的场强分别为4.7和7.6V/μm,场增强因子达103量级,具有较阵列生长的ZnO纳米线更为优异的场发射能力.非取向生长ZnO纳米线薄膜场发射能力的增强归因于其所具有的稀疏结构避免了强场作用下屏蔽效应的产生,有效地提高了薄膜场发射的电流密度.将ZnO纳米线组装在钨针尖上能够明显地改善针尖的场发射性能,在超高分辨显微探针领域具有良好应用前景.     

化学气相传输法生长ZnO单晶

利用化学气相传输法生长了ZnO单晶.通过控制源区和生长端的温度梯度,使用碳辅助增强质量传输效应,在无籽晶自发成核的条件下,得到了晶粒尺寸达5mm×8mm的ZnO晶体.利用长有GaN层的蓝宝石晶片作为籽晶,得到了直径32mm、厚4mm左右的ZnO单晶体.用光致发光谱和X射线双晶衍射研究了ZnO晶体的性质并对生长的热力学过程和现象进行了分析.     

化学气相沉积法制备BN

根据国内外现有的文献资料，介绍了化学气相沉积ＢＮ的具体制备方法、试验设备及主要原理。     

化学气相传输法大尺寸ZnO单晶生长模式控制

借助传输剂的作用,化学气相传输法(CVT)ZnO单晶生长过程具有足够高的组分过饱和蒸气压,因而具有很强的生长驱动力.控制单晶的成核和生长模式成为获得大尺寸ZnO单晶的关键.对不同条件下CVT法ZnO单晶生长的实验现象、晶体表面形貌和晶体质量进行了研究分析,给出了晶体生长模式与生长温度、化学配比等条件的关系.并在此基础上实现了ZnO单晶的二维成核生长模式的控制,获得厚度均匀、单一晶向的高质量大尺寸ZnO单晶.     

微波辅助化学浴沉积法制备ZnO薄膜

采用微波辅助化学浴沉积法在玻璃衬底上制备了氧化锌(ZnO)薄膜。初步探讨了化学浴沉积法制备ZnO薄膜的反应机理。X射线衍射分析结果表明所得的ZnO薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,不具有任何晶面的择优生长取向;随着反应时间从15min延长至30min,薄膜结晶性能提高,晶粒尺寸从27nm长大到73nm。扫描电子显微镜分析显示反应沉积12min时,薄膜比较均匀、致密,无裂纹出现;反应沉积25min后,薄膜厚度增加,同时出现开裂现象。     

ZnO纳米线的气相沉积制备及场发射特性

运用气相沉积方法分别在硅片表面和钨针尖上制备了非取向生长的ZnO纳米线,并通过场发射显微镜研究了纳米线样品的平面场发射特性和针尖场发射特性.结果显示,非取向生长的ZnO纳米线薄膜场发射的开启电压和阈值电压所对应的场强分别为4.7和7.6V/μm,场增强因子达103量级,具有较阵列生长的ZnO纳米线更为优异的场发射能力.非取向生长ZnO纳米线薄膜场发射能力的增强归因于其所具有的稀疏结构避免了强场作用下屏蔽效应的产生,有效地提高了薄膜场发射的电流密度.将ZnO纳米线组装在钨针尖上能够明显地改善针尖的场发射性能,在超高分辨显微探针领域具有良好应用前景.     

模板合成法制备ZnO纳米线的研究

在草酸和硫酸电解液中分别制备了孔径为40 nm和20 nm左右的多孔氧化铝模板,用直流电化学沉积的方法,在模板孔洞内电解沉积Zn,对其进行高温下的氧化,可得到高度有序的ZnO纳米线.扫描电子显微镜观察显示,多晶的Zn纳米线均匀地填充到多孔氧化铝六角排布的孔洞里,直径与模板孔径相当.X射线衍射谱测量证实,制备的Zn纳米线和ZnO纳米线均为多晶结构,并且对比了模板孔径对纳米线结构的影响.测量了多孔氧化铝厚膜和Zn/Al2O3组装体的吸收光谱,发现其在红外波段的吸收系数有逐渐降低的趋势.     

自催化方式制备ZnO纳米线及光致发光特性

采用化学气相沉积法,不用催化剂,在Si(111)基片上制备了ZnO纳米线。扫描电子显微镜(SEM)表征发现ZnO纳米线的直径在100nm左右。X射线衍射(XRD)图谱上只存在ZnO的(002)衍射峰。室温下光致发光谱(PL)中出现了389nm和357nm的紫外峰以及五个蓝光峰(450,468,474,481和491nm)。389nm峰为自由激子复合发射357nm峰是在LO声子的参与下,自由载流子碰撞形成自由激子过程的发光行为;468nm峰系电子从氧空位形成的浅施主能级向价带跃迁发光;450nm峰系电子从导带向锌空位形成的浅受主能级跃迁发光;474,481和491nm峰是声子伴线。     

乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管

介绍了采用浮动催化剂法，利用乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管。采用二茂铁作为催化剂先体，乙醇作为碳源，利用石英基底收集产物。催化剂先体二茂铁的蒸汽在载气的作用下被带到高温区（800℃），二茂铁在高温区分解形成铁纳米催化剂颗粒，这些催化剂颗粒催化生长出多壁碳纳米管。利用扫描电子显微镜、（高分辨）透射电子显微镜对制备的多壁碳纳米管都进行了表征。实验结果表明，制备的多壁碳纳米管均匀性好，石墨化程度较高。     

乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管

介绍了采用浮动催化剂法,利用乙醇化学气相沉积法制备多壁碳纳米管。采用二茂铁作为催化剂先体,乙醇作为碳源,利用石英基底收集产物。催化剂先体二茂铁的蒸汽在载气的作用下被带到高温区(800℃),二茂铁在高温区分解形成铁纳米催化剂颗粒,这些催化剂颗粒催化生长出多壁碳纳米管。利用扫描电子显微镜、(高分辨)透射电子显微镜对制备的多壁碳纳米管都进行了表征。实验结果表明,制备的多壁碳纳米管均匀性好,石墨化程度较高。     

用MOCVD方法在GaAs衬底上低温生长ZnO薄膜

采用二乙基锌(DEZn)和水(H2O)作为生长源,利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法,在100～400℃低温范围内,在GaAs(001)衬底上制备了ZnO薄膜.利用X射线衍射(XRD),室温PL,AFM,SEM研究了薄膜的晶体结构特性、发光特性及表面形貌特性.XRD分析表明ZnO薄膜具有很强的c轴取向,(002)峰的FWHM平均值为0.3°.当生长温度达到400℃时从SEM测量结果可以观察到薄膜表面呈六角状结晶.随着生长温度的升高,薄膜的晶粒尺寸变大,结晶质量得到提高但同时表面变粗糙.室温PL测量显示薄膜在370nm附近有强的近带边发射,没有观测到深能级发射峰.     

用MOCVD方法在GaAs衬底上低温生长ZnO薄膜

采用二乙基锌(DEZn)和水(H2O)作为生长源,利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法,在100～400℃低温范围内,在GaAs(001)衬底上制备了ZnO薄膜.利用X射线衍射(XRD),室温PL,AFM,SEM研究了薄膜的晶体结构特性、发光特性及表面形貌特性.XRD分析表明ZnO薄膜具有很强的c轴取向,(002)峰的FWHM平均值为0.3°.当生长温度达到400℃时从SEM测量结果可以观察到薄膜表面呈六角状结晶.随着生长温度的升高,薄膜的晶粒尺寸变大,结晶质量得到提高但同时表面变粗糙.室温PL测量显示薄膜在370nm附近有强的近带边发射,没有观测到深能级发射峰.     

Structural and Optical Properties of ZnO Nanotips Grown on GaN Using Metalorganic Chemical Vapor Deposition

ZnO nanotips are grown on epitaxial GaN/c-sapphire templates by metalorganic chemical vapor deposition. X-ray diffraction (XRD) studies indicate that the epitaxial relationship between ZnO nanotips and the GaN layer is (0002)ZnO||(0002)GaN and (101̄0)ZnO||(101̄0)GaN. Temperature-dependent photoluminescence (PL) spectra have been measured. Sharp free exciton and donor-bound exciton peaks are observed at 4.4 K with photon energies of 3.380 eV, 3.369 eV, and 3.364 eV, confirming high optical quality of ZnO nanotips. Free exciton emission dominates at temperatures above 50 K. The thermal dissociation of these bound excitons forms free excitons and neutral donors. The thermal activation energies of the bound excitons at 3.369 eV and 3.364 eV are 11 meV and 16 meV, respectively. Temperature-dependent free A exciton peak emission is fitted to the Varshni’s equation to study the variation of energy bandgap versus temperature.     

化学气相传输法生长ZnO单晶

利用化学气相传输法生长了ZnO单晶.通过控制源区和生长端的温度梯度,使用碳辅助增强质量传输效应,在无籽晶自发成核的条件下,得到了晶粒尺寸达5mm×8mm的ZnO晶体.利用长有GaN层的蓝宝石晶片作为籽晶,得到了直径32mm、厚4mm左右的ZnO单晶体.用光致发光谱和X射线双晶衍射研究了ZnO晶体的性质并对生长的热力学过程和现象进行了分析.     

激光化学气相沉积法制备TiO2薄膜

利用激光化学气相沉积(LCVD)方法,以钛金属有机化合物为前驱体,以O2为反应气体,在激光功率PL为0～200 w、基板预热温度为400～700℃的条件下,制备出了金红石型TiO2薄膜和金红石型与锐钛矿型混合TiO2薄膜.研究表明,激光功率和基板预热温度对所沉积的TiO2薄膜的物相组成、截面组织,表面形貌和薄膜生长速度均有着显著的影响.     

用Cat-CVD方法制备多晶硅薄膜及结构分析

以金属钨为催化热丝,采用热丝催化化学气相沉积,在300℃的玻璃衬底上沉积多晶硅薄膜。研究了H2稀释率、钨丝与衬底间的距离和反应室气体压力等沉积参数对制备多晶硅薄膜的影响,并通过XRD谱分析,确定了本实验系统的最佳多晶硅成膜条件:FR(SiH4)=5mL/min,FR(H2)=70mL/min,P=50Pa,L衬底与钨丝=7.5cm,T=30min,t衬底=300℃,特征峰在(111)面上。在接触式膜厚仪测量的基础上,计算出薄膜生长速率为0.6nm/s。对最佳成膜条件下制备的多晶硅薄膜进行刻蚀,形成不同的厚度,以便进行逐层分析。采用XRD和SEM方法对不同厚度的薄膜测试发现,随着薄膜厚度的减小,(111)面的XRD特征峰强度逐渐下降,(111)面上的晶粒尺寸基本没有变化,都是50nm左右。根据测试结果分析了薄膜的生长机制,提出了薄膜生长是分步成核,成核后沿(111)面纵向生长的观点。认为反应基元首先随机吸附在衬底上,在H原子的作用下在一些位置上成核,而在其他位置形成非晶相。已形成的晶核逐渐长大并沿(111)面纵向生长;已形成的非晶相也在生长,但上面不断有晶核形成。当薄膜达到一定厚度,非晶相表面完全被晶核占据,整个薄膜表面成为多晶相,此后整个薄膜处于沿(111)面的纵向生长阶段,直至反应结束,完整的晶粒结构呈柱状。     

铜衬底上热丝CVD法低温生长石墨烯薄膜的研究

以乙炔作为碳源,抛光铜片作为衬底,采用热丝CVD法低温生长了石墨烯。通过拉曼散射光谱和紫外-可见分光光度计分析了样品的性能。结果表明,灯丝温度的提高有助于乙炔分解为对石墨烯晶粒形核生长比较有利的含碳活性基团。衬底温度的升高增强了铜衬底对石墨烯生长的催化作用。通过调整气体流量中乙炔的比例,可以有效降低石墨烯薄膜的层数。最终在乙炔浓度为2%,衬底温度为450℃的低衬底温度条件下制得了的单层石墨烯纳米晶薄膜。     

激光化学汽相淀积薄膜微透镜的设计与实践

本文介绍了采用激光化学汽相淀积（ＬＣＶＤ）技术淀积氮化硅薄膜微透镜的系统与工艺的设计。实践表明，按要求建立了ＬＣＶＤ的实验装置后，只要适当控制源气体的化学配比与浓度，调节激光功率与衬底上的光斑尺寸，选择淀积时间，就可以淀积出不同直径、透明、表面光滑的氮化硅薄膜微透镜。