氨化合成一维GaN纳米线.pdfVIP

第33卷 第6期 稀有金一材料与工程 、，01．33．N0．6 Junc2004 2004，年 6，j RAREMETALMATERlALSANDENGrNEERrNG 氨化合成一维GaN纳米线 王显明，杨利，王翠梅，薛成山 (山东师范大学．山东济南250014) nm～90nm， 透射电镜(TEM)和高分辨电镜(HRTEM)对样品进行了分析。生成的GaN纳米线平直光滑，其直径为20 长町达50um：纳米线为高质量的单晶六方纤锌矿GaN，沿111o】方向生长。用此工艺制备0aN纳米线，避免了在制备 过程中引入杂质，台成的纳米线纯度较高。 关■词：氨化；Ga203薄膜；GaN纳米线；射频磁控溅射 中叠法分类号tTN304 文■标识码：A 文章■号-1002-18sx(2004)06-0670-03 1引言 2实验方法 具有纳米管和纳米线结构的纳米材料，因“尺寸 本实验通过2步生长模式来制各高质量的G8N纳 效应”产生了一系列新颖的特性，使它们在新器件、 新技术应用方面前景广阔。已成为当前研究的热点¨12J。 GaN是1种优异的宽带隙ⅡI．V族化合物半导体材 料，其一维纳米结构在可见光和紫外光光电子器件方 面的应用前景十分诱人，GaN纳米线的合成已经备受 为衬底。室温下溅射时．真空室的气压始终保持在 关注口，4】。在过去的几年里，已有不少方法用来制各 1 溅射频率为13．56MHz，时间为1．5 GaN纳米线。范守善等首次利用碳纳米管作为模板， h。所制各的Ga203 nm。 诱导生长出了GaN纳米线，并观察到了纳米线的荧光 薄膜厚约为500 光峰％cheng和他的合作者借助于模板作用，在阳 然后，在管式石英电炉中氨化反应自组装GaN纳 极铝膜上组装出了高度有序的GaN纳米线嘲；Lieber米线。把溅射好的样品置于石英舟中，放进炉温为 l 000℃的管式电炉恒温区的中央。先通氮气5mjn， 和Duang基于气．液．同(vLs)生长机制，发展了1 种新技术——激光剥离GaN靶，成功地制各出了GaN 纳米线，其中金属催化剂的使用非常关键【6】；此外，升 然后通NH3(99．999％)lOmin。流量为300ml／min，使 华法【7】’金属Ga与氨气直接反应法‘8州和热丝化学气 min， 纳米Ga203薄膜与NH3充分反应；最后通氮气5 相沉积(cvD)技术¨o】也都用来制备GaN纳米线。但这流量仍为500 些有关GaN纳米线的报道中，要么依靠模板的限制作 开关，待反应产物在氮气气氛下冷却至室温后，取出 用，要么借助于催化剂的催化作用，往往不可避免地 样品，发现在石英衬底上的薄膜变成了浅黄色。 在产物中引入杂质，不利于纯净的GaN纳米线的研究 将样品从管式炉中取出，然后逐一进行测试分析。 和应用。本研究采用氢化射频磁控溅射纳米Ga203薄 膜的工艺，成功地在石英衬底上反应自组装出了高质 量的单晶GaN纳米线。用该种工艺制备GaN纳米线， 不需要模板的空间限制效应和催化剂的参与，制备出 JEOL 的GaN纳米线纯度高，克服了以往工艺的缺点。 收到初稿日期t2002·12一lo；收翻修改藕日期：2003