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四方结构GaN纳米线制备、掺杂调控及其场发射性能研究*

杨孟骐 姬宇航 梁琦 王长昊 张跃飞 张铭 王波 王如志

四方结构GaN纳米线制备、掺杂调控及其场发射性能研究*

杨孟骐, 姬宇航, 梁琦, 王长昊, 张跃飞, 张铭, 王波, 王如志, 等
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-25

四方结构GaN纳米线制备、掺杂调控及其场发射性能研究*

  • 1. 北京工业大学材料学院
  • 2. 北京工业大学
  • 3. 北京航空航天大学物理学院
  • 4. 北京航空航天大学
  • 5. 北京工业大学材料学院;北京工业大学
    基金项目: 国家级-国家自然科学基金(11774017, 51761135129)

摘要: 作为最重要的第三代半导体材料之一,纳米GaN也引起了人们的广泛关注与重视.本文采用微波等离子体化学气相沉积 (MPCVD) 系统,成功地制备出了四方截面的GaN纳米线,其纳米线半径为300-500 nm,长度为15-20 μm.研究发现,通过调控掺杂Mg的比例,可以实现其截面结构从三方向四方转变.通过进一步地研究Mg掺杂调控其截面结构的物理机制,提出其三方-四方截面结构的转变应该来源于其纳米线的气-液-固 (VLS) 生长向自催化气-固(VS)生长模式的转变.对所制备的纳米线进行了光致发光 (PL) 光谱分析,结果表明四方结构Mg掺杂GaN纳米线发光峰红移至386 nm.采用所制备的纳米线进行了场发射性能研究,结果表明四方结构Mg掺杂GaN纳米线开启电场为5.2 V/μm,并能保持较高电流密度,相较于三方结构未掺杂GaN纳米线场发射性能有一定提高,进而分析掺杂以及形貌结构对GaN纳米线场发射的影响机制.研究结果不仅给出了一种四方结构GaN纳米线的制备方法,同时也为纳米线结构调控提出了新的思路与方法,将为新型纳米线器件设计与制作提供了新的技术手段.

English Abstract

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