ZnO納米線的橫向生長及其紫外性能研究.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶半導體，因其特殊的光學和電學性能而被廣泛應用在傳感器、太陽能電池等領域。同時，伴隨現(xiàn)代信息存儲和半導體加工技術的不斷發(fā)展，對器件的構筑單元的要求越來越小。例如，以ZnO納米線結構為基礎的納米技術己向器件集成的方向發(fā)展。但是由于 ZnO納米線的尺寸非常小，利用常規(guī)的微納加工技術構造 ZnO納米器件已經成為關鍵性難題，并最終導致了ZnO納米線在探測器的發(fā)展方面受到了嚴重的制約。本文針對這一問題，采用化學氣相沉積法在硅襯底電

2、極上成功制備出橫向 ZnO納米線，從而實現(xiàn)了ZnO納米線網狀電路的制備，并對影響納米線生長的因素及相應的紫外光傳感性能進行了研究，具體包括如下三部分：
　　第一部分主要圍繞生長時間、壓強、反應源料的形態(tài)及配比等因素對納米線生長的影響展開研究，以期通過控制生長時間、氣氛的壓強、反應源料的形態(tài)及配比來控制納米線的合成。通過對生長時間、壓力、物料比等對 ZnO在柱狀電極側邊周圍形核機制和納米網進行考察，我們發(fā)現(xiàn)隨著生長時間延長ZnO納米

3、線的長度不斷增長；壓強的增大會使納米線的密度變大；使用納米金剛石作為碳源制備 ZnO納米線時，反應速率大大提高，與石墨相比，相同時間內制備的 ZnO納米線陣列的密度和尺寸更大。ZnO與金剛石的比例為4:1時，所制備出的 ZnO納米線陣列最為理想。同時，通過對石墨和納米金剛石的物性進行比較分析，納米金剛石作為碳源制備 ZnO時的反應速率較快的原因是納米金剛石具有更大的比表面積和較低的活化溫度，使得其與ZnO的反應更加充分從而提高了反應速率

4、。
　　第二部分主要圍繞基于柱狀電極的 ZnO納米線網狀電路的生長機制及其紫外光傳感性能進行研究?；诳煽睾铣蒢nO納米線的研究，首先采用微納加工的技術構筑了單晶硅（50?50μm）柱狀電極，并以此柱狀電極為襯底制備橫向 ZnO納米結構；其次，將刻蝕好的 Si基板正面朝下放置在源材料（ZnO粉和石墨粉）的上方，并控制蒸汽流和腔內壓強就成功地合成了橫向生長的 ZnO納米網；再次，通過對納米線形核生長過程的分析表明導致納米線在電極的邊

5、沿處橫向生長形成納米網的主要原因是：一是電極的邊沿部具有較高的結合能，另一個是在柱狀電極的邊沿處物料蒸汽的濃度較大。最后，將納米網電路進行器件化并對其紫外敏感性能進行了研究，在紫外光照射時，表現(xiàn)出較好的光學敏感性能。
　　第三部分主要圍繞基板和電極機構優(yōu)化以提高紫外光傳性能展開工作。我們以金剛石為碳源在條狀光柵電極上制備ZnO納米線樣品，并對其進行紫外光傳感測試。研究結果表明：在橋接電路中，ZnO納米線橋的暗電流為10-9數(shù)量級，