文档介绍：学校代码 10530 学号 201010061208
分类号 TN20 密级
硕士学位论文
Zn1-xMgxO 纳米材料的制备、表征及
其阻变性能研究
学位申请人强进
指导教师郭建教授
学院名称材料与光电物理学院
学科专业微电子学与固体电子学
研究方向光电子材料与器件物理
二○一三年六月二日
Preparation, Characterization and
Luminescent Properties of Zn1-xMgxO
Nanomaterials
Candidate Qiang Jin
Supervisor Professor Guo Jian
College Faculty of Material Science, Photoelectronics and Physics
Program Micro Electronics and Solid Electronics
Specialization Optoelectronic Materials and Device Physics
Degree Master of Engineering
University Xiangtan University
Date June 2, 2013
湘潭大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所
取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任
何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡
献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的
法律后果由本人承担。
作者签名: 日期: 年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意
学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文
被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编
入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇
编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
摘要
ZnO 属于Ⅱ-Ⅵ族半导体,是一种宽禁带直接带隙材料。在室温下其激子结
合能高达 60meV,禁带宽度约为 ,具有优异的光电性能,成为近十年来
各国研究的热点,是制作下一代短波长发光器件的最佳选择之一。随着 ZnO 半
导体材料研究不断取得优异成果,基于 ZnO 器件,尤其是在光电子器件领域的
研究取得了较大突破。利用 ZnO 研制出了表面声学波器件(SAW);借助 ZnO
中氧空位自身的特殊导电机制,还可用来制造氧气传感器等等。将不同含量的
Mg 元素掺杂入 ZnO 纳米材料中,可以调制其禁带宽度,这一性能的变化使得
ZnO 纳米材料在半导体激光器件中的应用优势更加突出。
本文用化学气相沉积(CVD)的方法,成功制备出 ZnMgO 微纳米球壳结构以
及一维纳米结构,对其性能进行了表征与测试,讨论了其形成机理,并对其发
光特性进行了探讨。其中取得的主要结果如下:
1. 用化学气相沉积法,通过一次升温,制备出了 ZnMgO 微纳米球壳结构。球
壳的直径从 200nm-3μm,球壳内外壁上均附着有纳米颗粒,并且随温度升
高,小颗粒会朝一个方向生长,有逐渐变成纳米短棒的生长趋势。
2. 用化学气相沉积法,通过二次升温,制备出了辐射线状和棒状的 ZnMgO 纳
米线材料。随后分别用同波长的光激发不同温度和不同 Mg 含量的 Mg 掺杂
ZnO 纳米材料的发光特性作了研究。通过测得的发光峰位置的变化探讨了这
种材料可能的发光机理。
3. 在 Pt/TiO2/SiO2/Si 衬底上制备的样品表面镀 Pt 电极,测试 I-V 曲线。发现样
品具有单极性电阻开关效应,RH/RL 在 35-48 倍之间,而且开启电压和重置电
压都比较小,并且详细分析了样品的阻变转换机制。
关键词:ZnO; 化学气相沉积;掺杂;纳米材料;微纳米球;发光机理:电阻开
关效应
I
Abstract
Zinc oxide as a member of Ⅱ-Ⅵ direct band-gap semiconductor, has a wide
band gap. At room temperature, the band gap of ZnO