《一維半導體異質納米結構的製備，調控與界面》是依託河海大學，由鞏江峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：一維半導體異質納米結構的製備，調控與界面
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鞏江峰
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究一維半導體異質納米結構的生長，界面及其光、電等性質。主要致力於異質納米結構的製備，界面微結構表征，電輸運性質，微區光學性質的研究。材料製備的思路是以預先生長好的納米線、納米帶等為基底，進行第二次生長，從而實現異質結構。在納米線方面，通過外延，電沉積等技術實現在納米線周圍外延生長另外一種材料，即同軸電纜。在納米帶方面，主要開展兩種類型的納米帶的生長，一種是利用外延技術在一種材料納米帶上生長另外一種材料的納米帶，形成具有異質結構結點的納米帶；第二種以納米帶為基礎，對納米帶本身進行氧化還原反應，形成具有異質結構界面的納米帶。在材料製備的基礎上，利用高分辨電鏡詳細研究異質結的界面微結構，利用四探針和光致發光手段研究不同異質納米結構的光電性質。結合微結構和光電性質的研究，揭示結構和性質的關係。在此基礎上，調整材料種類，實現其光電性能的調控。本研究有助於人們對納米光電子材料的理解。
結題摘要
本項目研究一維半導體異質納米結構的生長，界面及其光、電等性質。主要是以預先生長好的納米線、納米帶等為基底，進行第二次生長，從而實現異質結構。著重做了三方面的工作。1、採用電化學沉積的方法，先在ITO和Si襯底上生長出ZnO納米線陣列，詳細研究了電化學沉積參數對產物形貌的影響，並通過調整參數實現了對ZnO納米線陣列的可控制生長。通過一系列實驗研究，得到如下結論：①沉積過程中，電解質溶液中ZnCl2的濃度對ZnO納米結構的形貌影響很大，而且隨著ZnCl2濃度的減小，沉積所得樣品中ZnO納米棒的直徑逐漸減小，納米棒也越稀疏即棒密度也越小。②沉積電位較低時，製備出的ZnO樣品納米棒密度較低、直徑較小、方向性很差，且生長不均勻，會出現納米片狀結構；而沉積電位升高時，樣品中ZnO納米棒直徑隨之增加、密度增加、方向性變好。③相對於ITO導電玻璃襯底而言，在鍍金矽片上生長的ZnO納米棒結構結晶質量更高、c軸擇優取向更明顯、純度也更高、棒直徑稍小、密度稍大、方向性較好。在此基礎上，討論了其生長機制。同時，對不同形貌樣品的場致發射性質進行了測量，並分析討論了形貌對其性質的影響。2、採用物理氣相沉積法製備了ZnS/ZnO, ZnO /SnO, CdS/ZnO 等三種異質結構，並對其生長機制與發光性能做了詳細的研究。通過一系列實驗研究，分析了沉積條件對樣品形貌的影響，得到如下結論：①可以通過兩步法實現異質納米結構的生長。先以ZnS，CdS或ZnO與碳的混合物作為源，在管式爐中生長單晶納米線、帶。然後以此納米線、帶作為基底實現二次生長。②研究了其成長機制。在第一步製備的納米帶側面，分別是它的（0001）和（000-1）面，是具有正極性或者副極性的，由於極性的存在，可以吸附有相反電荷的離子，從而使得它與ZnO等同樣具有極性的材料實現了外延生長。③研究了異質結構界面的光學性質。通過光致發光譜，我們發現每種異質結構都有界面發光峰，但由於界面晶格失配引起的缺陷，峰位紅移，且強度較弱。3、初步嘗試了採用第一性原理的方法研究了在電場作用下，ZnO等納米結構的電子狀態的改變，在不加電場時，HOMO和LUMO都較為均勻的分布在六稜柱的柱身，加電場以後，HOMO集中到六稜柱的上部，LUMO則集中到了中上部。
