化学气相沉积法制备GaN纳米结构设计性实验.pdfVIP

第 3l卷 第 2期 物 理 实 验 Vo1．3l No．2 2011年 2月 PHYSICS EXPERIMENTATION Feb．，2Oll 化学气相沉积法制备 GaN纳米结构设计性实验 孙 言飞 ，杨 玮 ，简基康 实 验 教 学 (新疆大学 物理科学与技 术学院，新疆 乌鲁木 齐 830046) 摘 要 ：在无催化剂辅助条件下 ，采用化学气相沉积法生长 了GaN纳米线．通过调整衬底 、NHs气流、生长时间等， 实现 了半导体 GaN纳米线的生长 以及形貌调控 ．用 X射线衍射仪和扫描 电子显微镜对产物的物相及形貌进行 了表征． 获得 了合成 GaN 纳米线的优化条件． 关键词 ：GaN；纳米线 ；化学气相沉积法 中图分类号 ：0782 文献标识码 ：A 文章编号 ：1005—4642(2011)02—0001—05 入了解 目前纳米材料研究前沿 的一些进展 ，探索 1 引 言 纳米线气相生长的规律．实验教学 中，样品的制 GaN是一种非常重要 的直接宽带 隙半导体 备主要 由学生独立来完成 ，在教师的指导下完成 材料 ，常温下其带 隙为 3．4eV[1]，具 有 良好 的机 实验数据的分析与处理 ，在此过程 中大学生还可 械性能 、高发光效率 、耐高温、耐酸碱等特性．由 以学习有关数据处理软件 ，为 以后 的学习研究奠 于 GaN是制作蓝绿发光二极管 (LEDs)、激光二 定了实践基础 ． 极管 (LDs)、紫外探测器件和其他短波长光 电子 2 实 验 器件的理想材料[2I，其纳米结构也受到广泛 的关 注．制备 GaN纳米结构的方法 已有很多报道 ，例 GaN纳米结构是在水平管式炉 中合成．以金 如 ：金属有机化学 气相沉 积法 (MOCVD)~3-53、氢 属 Ga为源 ，将其放在 陶瓷舟 中，置 于炉管 的中 气相 外 延 法 (HVPE)[673、分 子 束 外 延 法 央 ，再将衬底放置在气流的下游 ，最后密封炉管， (MBE)~8103、化学气 相沉 积法 (CVD)__】“]、激光 对系统抽真空 ，当系统 真空达到 8×10 Pa时， 辅助催化生长法 I、高温分解法l 等．其 中， 停止抽真空 ，向系统 中通入 高纯 (99．99 )的 Ar CVD方法制备 GaN纳米结构研究较 多．在无催 气，流量保持在 80mI／min，将管式炉从室温加 化剂条件下 ，相关报道产物 的形貌变化非常大 ，可 热到一定温度，然后 ，以一定气流量 的NH。气流 以通过实验参量来调控纳米结构的形貌，从而观 替代 Ar气流 ，保持一定时间，反应结束以后管式 察分析材料 的生长行为． 炉 自然降温 ，取出衬底 ，对沉积物进行分析． 本文系统地研究 了合 成条件对 GaN 纳米结 用 X 射线 衍 射 仪 (XRD，MAC SCIENCE， 构生长形貌 的影 响．本文关于 GaN 纳米线气相 CuKa)对样 品的物相结构进行分析 ，用扫描 电子 生长形貌调控的相关 实验结果 ，可 以作为综合设 显微镜 (SEM，LE()143OVP)对样 品的表面形貌 计性实验 ，引入到材料物理专业大学生实验教学 进行观察． 中．由于化学气相沉积法操作简便 ，实验设备相 3 结果与讨论 对简单 ，实验参量调节对实验结果影