GaN纳米晶的制备及其反应机理分析.pdf

浊压科技大筝 论文题目： GaN纳米晶的制备及其反应机理分析 申请学位学科：工学 所学学科专业：材料学 培养单位：材料科学与工程学院 硕士生：薛小霜 导师：王芬教授 201 0年5月 Masterof Engineering．．． Xue By Xiaoshuang 一■■■■■■■■■■■■■■■■_————————-————__·____·_____一1I■一 Thesis Supervisor：Professor．WangFe—n．．． May,2010 GaN纳米晶的制备及其生长机制分析 GaN纳米晶的制备及其生长机制分析 摘要 件和高密度集成电子器件对光、电性能的需求。GaN材料物理、化学性质 稳定，具有高饱和电子漂移速度、高击穿场强及高热导率等特殊性能，是发 展高温、大功率电子器件的优选材料。GaN纳米材料以其优良的物理特性 以及在制备纳米器件等方面的潜在应用，成为研究者关注的热点。通过掺杂， GaN带隙可以覆盖从红#t-N紫外的光谱范围，并表现出特殊的光、电、磁 性能。由于不同掺杂对GaN改性效果不一样，人们可以获得应用范围更加 广泛的GaN材料。为此，本课题对GaN纳米晶的制备、掺杂以及反应机理 进行了研究。 晶，在NH3流量为16L／h的条件下，通过温度、时间工艺参数控制实验，结 常迅速，致使产物GaN中含有大量的晶格缺陷；反应中期，Ga20，变化为含 有大量晶格缺陷的GaN，并产生结构重排，该过程促进了纳米晶粒度的均匀 分布。反应后期，重排机制变化为热分解．重结晶机制，因此，必须严格控 制反应时间，以免纳米晶的分解及重结晶后团聚，团聚后的GaN蓝光发光性 能变差。因此，在1000℃的反应条件下，最佳的反应时间为1h～1．5h。 论文研究了不同湿化学工艺制备含Ga前驱体对合成产物的影响，其中 有机沉淀法制备出的前驱体在NH3氮化的作用下可以得到粒度分布均匀的 偏大，而水热处理的Ga203粉体氮化后得到的产物粒径分布较宽，后两种方 法制备的粉体颗粒尺寸、均匀度以及发光强度均不如有机沉淀法。实验表明 有机沉淀法在湿化学法制备GaN纳米晶中，具有较佳的应用前景。研究还 得出，有机沉淀法制备前驱体过程中的主要影响因素是pH值和溶剂配比量， pH值的变化并不影响GaN纳米晶的发光性能，但影响纳米晶的结晶性能； 而溶剂配比量不仅影响GaN纳米晶的发光性能，而且也影响纳米晶的结晶 件是： 反应条 、M92+ 的掺杂 and in excellent abroad physicalperformanceapplication tobandofGaNdeviceswould spectralcoveragecorrespondinggap droping，the frominfraredtoultraviolet the GaNdevicesshow range spectrum．Asdoped differentand isa to moreGaNmaterials light