10章-低维半导体材料.ppt

* * 碳纳米管还有单壁和多壁之分。 碳纳米管的性质： 碳纳米管具有很高的杨氏模量和抗拉强度，杨氏模量估计可高达5TPa ；同时碳纳米管还具有极高的韧性，十分柔软。 碳纳米管的导电性与本身的直径和螺旋度有关,随着这些参数的变化可表现出导体或半导体性质。 * * 碳纳米管管壁在生长过程中有时会出现五边形和七边形缺陷，使其局部区域呈现异质结特性。 不同拓扑结构的碳纳米管连接在一起会出现非线性结效应，有近乎理想的整流效应。 在室温条件下，碳纳米管能够吸收较窄频谱的光波，能以新的频谱发射光波，还能发射与原来频谱完全相同的光波。 * * 碳纳米管的应用 纳电子学方面：　 三极管，导线，扫描隧道显微镜或原子力显微镜的探针。 碳纳米管还为合成其它一维纳米材料的控制生长提供了一种模板或框架。 信息科学方面 碳纳米光场致发射显示器 信息存储 * * 纳机电系统方面 碳纳米管马达 碳纳米管高灵敏微型气体传感器 能源方面 储氢材料 材料方面 强度约比钢高100 多倍，而比重却只有钢的1/ 6；具有极高的韧性，十分柔软。 “超级纤维”，现已用于纳米结构复合材料和混凝土的强化。 * * * * * * 薄膜材料 II-VI族半导体薄膜 II-VI族半导体光电薄膜，如ZnS、ZnSe等 均为有直接带隙并且有着较高的禁带宽度的半导体材料 ( 其中ZnS的禁带宽度为3.6-3.8 eV，ZnSe的禁带宽度约为2.61 eV) 广泛应用于各种光学和光电器件中，如薄膜电致发光(TFEL)显示器件、蓝光发光二极管(LED)、紫外光探测器件、太阳能电池的窗口层等。 * * 化学浴法 CBD（Chemical bath deposition）——一种新湿化学方法 试验设备和装置 相对简单 可大面积沉积高 质量的均匀薄膜 * * ZnS薄膜的沉积制备 ToC SC(NH2)2 NH3 H2O ZnSO4 OH- (NH4)+ Zn2+ S2- Zn(NH3)42+ Zn(OH)2 ZnS Znx(S,OH)y * * [ZnSO4]=0.025M，[SN（CH2）2]=0.27M，[NH3.H2O]=3M，70℃ 水浴中沉积2个小时后在450 ℃下退火所得的 ZnS 的XRD图 * * 根据公式 其中 d ----晶体的平均直径 λ----X射线波长 θ----最高峰对应的角度 β----半高峰之间的(角度的)宽度 计算得 平均直径约为14.3nm * * ZnSe的晶格常数为 5.668 × 10 -10 m，GaAs的晶格常数为 5.653×10 -10 m， 失配小于0．02 ×10 -10 m ，因而能够形成良好的异质单晶复合。叠层多结光电池的开路电压几乎与材料的最大的禁带宽度成正比，所以 ZnSe 作为顶层电池能够得到更高的开路电压。 CBD沉积II-VI薄膜的应用 * * * * 薄膜晶体管（TFT）的激活层 * * 超晶格、量子阱材料生长和精细加工相结合的制备技术 利用MBE 或MOCVE 等技术首先生长超晶格、量子阱器件结构材料如：AlGaAs/ GaAs 2DEG材料等，进而结合高空间分辨电子束曝光直写，湿法或干法刻蚀和微细离子束注入隔离制备量子线和量子点。 * * 上述方法的优点是 图形的几何形状和密度(在分辨率范围内) 可控 其缺点是 图形实际分辨率(受电子束背散射效应影响) 不高(几十nm) ,横向尺寸远比纵向尺寸大 边墙(辐射,刻蚀) 损伤,缺陷引入和杂质沾污使器件性能变差以及曝光时间过长等 * * 应变自组装量子点结构生长技术 外延生长过程中，根据晶格失配和表面、界面能不同，存在着三种生长模式： 晶格匹配体系的二维层状(平面) 生长的Frank - Van der Merwe 模式 大晶格失配和大界面能材料体系的三维岛状生长模式，即Volmer - Weber 模式 大晶格失配和较小界面能材料体系的先层状进而过渡到岛状生长的Stranski - Krastanow(SK) 模式 * * 应变自组装量子点结构材料的制备是利用SK生长模式，他主要用于描述具有较大晶格失配，而界面能较小的异质结构材料生长行为。 这种方法的优点是可将QDs 的横向尺寸缩小到几十纳米以内，可做到无损伤 缺点是量子线和量子点的几何形状 尺寸均匀性和密度难以控制 * * 低维半导体结构材料的其它制备技术 在图形化衬底和不同取向晶面上的选择外延生长技术如: 不同晶面生长速度不同的V 型槽生长技术 解理面再生长技术; 高指数面生