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1、碩士學位論文磷摻雜ZnO納米柱的制備及摻雜機理PREPARATIONOFPHOSPHORUSDOPEDZNONANORODSANDTHEDOPINGMECHANISM張思哈爾濱工業(yè)大學2015年7月中圖分類號：TM23學校代碼：10213UDC：31.密級：公開碩士學位論文磷摻雜ZnO納米柱的制備及摻雜機理碩士研究生：張思導師：矯淑杰副教授申請學位：工學碩士學科：材料科學與工程所在單位：材料科學與工程學院答辯日期：2015年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TM23U.D.C:31.DissertationfortheMaster
2、DegreeinEngineeringPREPARATIONOFPHOSPHORUSDOPEDZNONANORODSANDTHEDOPINGMECHANISMCandidate：ZhangSiSupervisor：Assoc.Prof.JiaoShujieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2
3、015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文摘要ZnO是典型的第三代寬帶隙半導體，是II-VI族直接帶隙半導體，其禁帶寬度為3.37eV，室溫下激子束縛能高達60meV，遠大于室溫的熱離化能26meV，因此ZnO是制備室溫紫外激光器的優(yōu)良材料；而由于ZnO材料熱穩(wěn)定性高、外延溫度低、鋅元素價格便宜等特點，使得.ZnO成為了研究者們關注的焦點。雖然ZnO有著諸多優(yōu)點，但是由于未摻雜的ZnO為n型半導體，其摻雜雜質的低固溶度和ZnO本身的自補償效應使得ZnO的
4、p型摻雜十分困難，這也大大的阻礙了ZnO在半導體領域的應用。研究者們對ZnO的p型摻雜進行了大量的研究，但是仍.然有很多問題沒有解決。本文采用水熱法，制備出未摻雜的ZnO納米柱，并在制備本征ZnO納米柱的基礎上，以磷酸二氫銨為磷源制備出了磷摻雜p型ZnO納米柱，利用掃描電子顯微鏡、能譜儀、和光致發(fā)光測試系統(tǒng)對其進行表征，研究了不同水熱條件對磷摻雜ZnO納米柱的影響，并初步的研究了磷摻雜ZnO納米柱的摻雜機理。具體的研究內容如下：1、首先對在襯底上利用溶膠-凝膠提拉法制備ZnO種子層進行改進，減少制備種子層過程中暴露在空氣中的時間，減少制備的ZnO納米柱中的污染
5、雜質；并改進種子層提拉技術，增加種子層提拉次數，并對在提拉后對種子進行退火處理，使得制備的ZnO納米柱尺寸均勻、長徑比均一、有良好的c軸取向。2、以水熱法制備本征ZnO納米柱為基礎，以磷酸二氫銨作為磷源，制備出了磷摻雜ZnO納米柱。用SEM、EDS對制備的磷摻雜ZnO納米柱進行表征，研究了不同的水熱條件，對磷摻雜ZnO納米柱形貌、尺寸、磷含量等的影響。制備出了尺寸均勻、長徑比均一的磷摻雜ZnO納米柱。3、通過對磷摻雜ZnO納米柱進行不同溫度的退火處理，成功制備出了磷摻雜p型ZnO納米柱。通過SEM、EDS等測試方法對p型ZnO納米柱進行表征，對磷摻雜ZnO納米
6、柱的生長及摻雜機理進行了解釋。并通過低溫PL和變溫PL測試對磷摻雜p型ZnO納米柱進行了表征，研究了磷摻雜ZnO中導電類型的轉變及磷元素在ZnO中的摻雜能級，從而證明了制備出的磷摻雜ZnO納米柱為p型半導體。關鍵詞：水熱法；磷摻雜；p型ZnO納米柱；摻雜機理-I-哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文AbstractZnO,oneofthetypicalthird-generationsemiconductor,isanII-VIdirectbandgapsemiconductor.It’sbandgapis3.37eVandithasalargeexcitonbin
7、dingenergyof60meV,whichismuchhigherthanroomtemperaturethermalionizationenergyof26meV.BecauseZnOisagoodchoiceforultravioletlaserworkingatroomtemperature,anditspropertiessuchasthermostability,lowgrowthtemperatureandlow-cost,makestheZnOahotareaofresearch.However,ZnOhasseriousself-compe
8、nsationeffect,which
