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基于半导体掺杂纳米结构能有效地改变半导体材料的电学、光学和磁学特性,近年来在制备与性能表征等方面的研究越来越被关注,其应用价值也初步显现。本论文旨在不同的温度、载气流速、基片位置等条件下制备CdS及其掺杂纳米结构,并对其进行结构和光学性能的表征,并对其生长机理进行了初步的探讨,研究的内容及取得的主要结果如下:
1.从多组实验结果来看,在实验条件:反应温度900℃,反应时间30分钟,载气流速300sccm和反应温度900℃,反应时间30分钟,载气流速400sccm状态下,生成的CdS纳米带形貌均一,成分纯净,而且随着基底位置离原料越来越远,纳米带的宽度越来越细,越趋于生成纳米线。因此,通过多组实验我们可以推断反应温度900℃,反应时间30分钟,载气流速300-400sccm的条件,是该实验体系的最佳反应条件。
2.通过改变载流气流速和基片位置,获得了CdS/Cr(Sn)异质结构和掺杂结构,并对其结构和性能进行表征。
CdS和Cr粉末的体系中,在350sccm载流气流速下,获得了CdS/Cr絮状纳米线异质结构,而在相对较慢的载流气流速和较长的反应时间下,获得了CdS/Cr锯齿状纳米棒掺杂结构。XRD表征结合选区电子衍射(SEAD)表明CdS/Cr絮状纳米线结构为六方晶型的CdS结构和多晶Cr({110},{200})结构组成的异质结构,对其进行的PL性能测试显示:在46.nm,51.nm和71.nm处有三个发射峰,分别对应表面Cr颗粒引起的光发射,CdS的本征发射峰以及由于CdS表面的缺陷所引起的发射峰;而CdS/Cr锯齿状纳米棒结构为六方晶型CdS结构,因Cr元素的掺杂,晶型参数有稍微的偏移,其禁带发射波长也有稍微的蓝移现象。
另外在CdS和Sn粉术的体系中,在300sccm载流气流速下,获得了CdS/Sn齿状纳米棒异质结构,而在较长的反应时间条件下,获得了CdS/Sn齿状纳米棒掺杂结构。XRD表征表明CdS/Sn齿状纳米棒异质结构为六方晶型的CdS结构和SnAu结构组成的异质结构;CdS/Sn齿状纳米棒掺杂结构也为六方晶型CdS结构,因Sn元素的掺杂,晶型参数有稍微的偏移,另外对其进行的TEM表征也表明该纳米棒结构的主体也为CdS结构,齿状部分存在Sn的掺杂。
3.对结构生长进行的机理初步探讨研究表明:絮状纳米线结构的生长为VLS生长机制作用下的生长,而纳米棒结构的生长为VLS和VS生长机制共同作用下的生长。