襯底位置對(duì)化學(xué)氣相沉積法制備的磷摻雜p型ZnO納米材料形貌和特性的影響-論文.pdf

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1、物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．16(2014)168101襯底位置對(duì)化學(xué)氣相沉積法制備的磷摻雜P型ZnOglil米材料形貌和特性的影響冰馮秋菊)t許瑞卓2)郭慧穎)徐坤)李榮)陶鵬程3)梁紅偉3)劉佳媛)梅藝贏)1)(遼寧師范大學(xué)物理與電子技術(shù)學(xué)院，大連116029)2)(大連民族學(xué)院理學(xué)院預(yù)科部，大連116600)3)(大連理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院，大連116024)(2014年1月l5日收到；2014年4月18日收到修改稿)采用化學(xué)氣相沉積方法，在無(wú)催化劑的條件下，通過(guò)改變襯底位置在Si(1O01襯底上制備出了高取向的磷摻雜ZnO納米線和納米釘．測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)襯

2、底位于反應(yīng)源上方1．5cm處時(shí)，所制各的樣品為釘狀結(jié)構(gòu)，而當(dāng)襯底位于反應(yīng)源下方1Cm處時(shí)樣品為線狀結(jié)構(gòu)．對(duì)不同形貌磷摻雜ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了研究．此外，在ZnO納米結(jié)構(gòu)的低溫光致發(fā)光譜中觀測(cè)到了一系列與磷摻雜相關(guān)的受主發(fā)光峰．還對(duì)磷摻雜ZnO納米結(jié)構(gòu)／n-Si異質(zhì)結(jié)．曲線進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，該器件具有良好的整流特性，納米線和納米釘異質(zhì)結(jié)器件的開(kāi)啟電壓分別為4．8和3．2V．關(guān)鍵詞：化學(xué)氣相沉積，磷摻雜ZnO，納米材料，襯底位置PACS：81．15．Gh，78．55．Et，73．63．NmDOI：10．7498／aps．63．168101目前研究的難點(diǎn)之一．目前，國(guó)內(nèi)外已有一些關(guān)1引

3、言于P型ZnO納／微米材料及器件的研究報(bào)道．2007年，Xiang等【]利用化學(xué)氣相沉積fCVD)法制備出ZnO是一種寬禁帶II—VI族半導(dǎo)體材料，室溫磷摻雜的P型ZnO納米線，并通過(guò)制備場(chǎng)效應(yīng)晶體下禁帶寬度為3．37eV，激子束縛能高達(dá)60meV，在管確定了納米線的導(dǎo)電類(lèi)型．2008年，Yuan等[】光電、催化、傳感以及生化等不同領(lǐng)域有著廣闊的利用CVD法，采用N20作為摻雜源，在藍(lán)寶石襯應(yīng)用前景[，．而納米結(jié)構(gòu)的ZnO具有比ZnO薄底上制備出高取向的氮摻雜P型ZnO納米線陣列．膜和ZnO體單晶更加優(yōu)越的性能，如高的結(jié)晶質(zhì)2010年，Liu等【6】通過(guò)CVD法制備出Na摻雜的P量和量子尺寸效

4、應(yīng)等，可以用于納米紫外激光器、發(fā)光二極管、場(chǎng)發(fā)射晶體管和太陽(yáng)電池等納米光電型ZnO微米線．但是，目前相關(guān)報(bào)道中關(guān)于襯底位器件的制備，已成為納米半導(dǎo)體材料研究領(lǐng)域的置對(duì)P型ZnO納米材料的影響的研究還很少．利熱點(diǎn)之一【3】．要實(shí)現(xiàn)znO納米材料在光電器件方用CVD法，本文通過(guò)改變襯底位置在低阻Si(1OO)面的應(yīng)用，高質(zhì)量的n型和P型ZnO納米材料的制襯底上制備出了高取向的磷摻雜ZnO納米線和納備是必不可少的．非故意摻雜ZnO為n型材料，且米釘，并對(duì)其形貌、晶體結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)等特性進(jìn)很容易獲得，而通過(guò)摻雜制備P型ZnO納米材料是行了研究．}國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)：10804040，11004

5、020)、遼寧省博士科研啟動(dòng)基金(批準(zhǔn)號(hào)：20101061)、大連市自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)2010J21DW020)和中國(guó)科學(xué)院空間激光通信及檢驗(yàn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(批準(zhǔn)號(hào)：KJJG10—1)資助的課題．十通訊作者．E-mail：fengqiuju~163．com@2014中國(guó)物理學(xué)會(huì)ChinesePhysicalSocietytp：／／wulixb．咖hy．a(chǎn)c．cn168101．1物理學(xué)報(bào)ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．16(2014)168101察到一個(gè)尖銳的位于3．359eV的發(fā)光峰，其源于P型導(dǎo)電．納米釘異質(zhì)結(jié)的開(kāi)啟電壓要比納米線異中性受主束縛激子(A0X)的發(fā)光[1

6、0]．此外，還觀質(zhì)結(jié)的開(kāi)啟電壓小，這可能是由于納米線和納米釘測(cè)到了位于3．362和3．364eV的兩個(gè)中性施主束縛的形貌不同，納米釘?shù)尼斆泵娣e較大，其與ITO導(dǎo)激子(DoX)的發(fā)光峰[11]以及位于3．374eV的自由電玻璃的接觸面積比納米線與ITO導(dǎo)電玻璃的接激子(FX)的發(fā)光峰[12】．另外，圖5曲線a中位于觸面積大．這也可能是由于納米釘中磷的含量相對(duì)3．312eV的發(fā)光峰是來(lái)自于導(dǎo)帶自由電子向受主較多引起的．能級(jí)躍遷(FA)引起的發(fā)光峰[13]，而在3．237eV左15廠—]T＼O右還有一個(gè)微弱的發(fā)光峰，它是源于施主一受主對(duì)10(DAP)的發(fā)光[14]．在磷摻雜ZnO納米釘?shù)墓庵掳l(fā)牛??

7、納米釘／，納米線，光譜(圖5曲線b)中，也觀察到了一系列與受主相5＼A1關(guān)的發(fā)光峰：位于3．358eV的A0X的發(fā)光峰，位于旦。避廠—]o3．311eV的FA引起的發(fā)光峰[15】，同時(shí)還有一個(gè)位于3．235eV的DAP的發(fā)光峰[16]．與磷摻雜ZnO納——5．牛TT]T米線的發(fā)光峰相比，磷摻雜ZnO納米釘少了源于——101．．．．．．．．．．．．．．．一＼AlFX和兩個(gè)D0X的發(fā)光峰，這可能是與納