na摻雜zno納米材料實驗與第一性原理研究

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1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文叢壘摻壅圣望Q絕鲞鹽狴鮑塞驗魚笈二性屋壟盈窒論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：⑧論文評閱人1：評閱人2：評閱人3：評閱人4：評閱人5：答辯委員會主席：委員1：委員2：委員3：委員4：委員5：ExperimentalandfirstprinciplestudyNa-d,pedZnrstDrinciDlestudy0nNadopedn0——I1●I●．．．．．．．．．．．__··-____________-一nano．．materialsAuthor’SsignaSUDerVlSOr7SSl^●■●Thesisreviewer1：Thesisreviewer2：Thesisrevi

2、ewer3：Thesisreviewer4．Thesisreviewer5：CoCOCommitteeman諺幺暑．三毛驢乒移．％．，。啄．Dateoforaldefence：文龜。>，o1，f廠3●●345浙江大學(xué)博士學(xué)位論文浙江大學(xué)研究生學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得逝江太堂或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。?一簽名似錮靴膊妒脂學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)

3、書本學(xué)位論文作者完全了解逝選太堂有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交本論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)浙江盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：山lj年p)月f驢日簽字日期：吱oJ多年礦1、一摘要眾所周知，ZnO是一種重要的寬禁帶、直接禁帶半導(dǎo)體，室溫下的禁帶寬度約為3．37eV，激子束縛能為60meV。近幾年，對ZnO納米結(jié)構(gòu)的研究以及其潛在的廣泛應(yīng)用，如在光催化、壓電效應(yīng)、光電子學(xué)、光電轉(zhuǎn)換與氣敏等領(lǐng)域，吸引了大量科研工作者的興

4、趣。其中，P型ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備成了開啟ZnO納米結(jié)構(gòu)通向大規(guī)模應(yīng)用之門的鑰匙。然而，要想獲得穩(wěn)定可到的ZnOP型導(dǎo)電仍然存在著很到的困難。如，摻雜元素在ZnO中有限的固溶度；ZnO本身的自補償效應(yīng)；雜質(zhì)能級多為深能級，不易電離；P型導(dǎo)電的不穩(wěn)定性等?；谏鲜隹紤]，本文的研究工作主要集中在通過實驗與第一性原理結(jié)合的方式對ZnO納米材料的制備和ZnO納米結(jié)構(gòu)P型摻雜的實現(xiàn)以及對其機理的研究。文章主要工作包括：(1)控制生長ZnO納米棒陣列。采用單開1：2的石英舟，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度、系統(tǒng)壓強、材料生長的襯底及緩沖層種類與制備方法，尋找合適的ZnO納米棒陣列制備方法。分析提出單口石英舟生長納米材

5、料的溫度與系統(tǒng)壓強平衡理論，分析了對材料形貌的影響。(2)基于溫度與壓強平衡理論，在極限條件下制備出超長微米／納米纖維?；贑VD方法制備超長納米線的事實，提出空間線狀形核新的生長機理。(3)采用不同Na摻雜源分別進行了Na摻雜ZnO納米棒陣列的制備。在高溫和低溫CVD條件下，分別采用焦磷酸鈉和三磷酸鈉為Na源得到了理想的Na摻雜ZnO納米棒陣列；并對其進行了測試表征。結(jié)合第一性原理計算，通過對XRD、PL和XPS等的分析，論證Na主要位于zn替代位。理論計算結(jié)合實驗，提出了O空位可以有效提高Naz。固溶度的ZnOP型實現(xiàn)方法。(4)采用高溫、低溫CVD方法結(jié)合，高溫CVD、水熱方法結(jié)合制備

6、了Na摻雜的ZnO納米陣列同質(zhì)結(jié)。(5)基于溫度與系統(tǒng)壓強平衡理論，通過調(diào)節(jié)溫度與壓強，制備出了生長取向一致性好的ZnO微米梳陣列。用熱擴散As的方法第一次實現(xiàn)了單根ZnO微米梳的As摻雜p-n同質(zhì)結(jié)。采用光刻和電子束蒸發(fā)技術(shù)將全As浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摻雜P型ZnO微米梳和半As摻雜ZnO微米梳p．n同質(zhì)結(jié)制作成微型FET和同質(zhì)結(jié)器件，并對其進行了各電學(xué)性能的測試和紫外探測性能的研究。關(guān)鍵詞：納米棒陣列；Na摻雜；同質(zhì)結(jié)；ZnO微米梳；第一性原理；P型導(dǎo)電。AbstractZnOiswellknownasanimportantsemiconductorwithawidedirectband

7、gapof3．37eVandlargeexcitonbindingenergyof60meVatroomtemperature．ThestudyofnanostructuredZnOhasattractedmuchinterestinthelastfewyearsduetoitspotentialapplicationsinsuchfieldsasphotocatalysis，piezoelectricity