P型CdS纳米带的制备与表征

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一维纳米材料因其奇特且优异的光电特性以及在光电微纳器件领域的潜在应用价值,受到了国内外的高度研究关注。影响一维纳米材料光电特性的主要因素有尺寸、形貌、载流子浓度及掺杂类型等,其中材料的载流子浓度及掺杂类型与其光电特性密切相关。  一维II-VI族(II=Zn,Cd,VI=O,S,Se)宽带隙半导体是非常重要的一类光电材料。由于掺杂剂溶解度低和自补偿效应,使得p型掺杂成为一维II-VI纳米器件应用的主要瓶颈。在过去十几年,I族元素(如Na,K,Cu,Ag等)或V族元素(V=N,P,As,Sb,Bi)是p型II-VI族半导体的主要掺杂剂和研究对象,可重复性和稳定性有待提高。所以选择合适的掺杂剂以提高II-VI族半导体的p型掺杂的可重复性和稳定性的研究仍具有挑战性。  本论文以CdS和Sn粉末做为原料,使用热蒸发法制备p型Sn掺杂CdS纳米带,并研究其电输运特性。  本文主要的内容如下:  1.综述了P型II-VI族掺杂研究的进展,发现问题,提出自己的研究思路。  2.利用一步热蒸发法蒸发CdS和Sn混合粉末,制备出了单晶p型CdS纳米带,沿<111>方向生长。Sn掺杂CdS纳米带的Raman谱1LO峰相比于本征CdS纳米带的峰发生了约2cm-1红移。在p型CdS 纳米带低温光致发光谱中,观察到强的受主束缚激子峰和受主与施主对,说明形成稳定的受主能级。将Sn掺杂CdS纳米带制作成MOSFET,其输出特性曲线表明,源漏电流随着栅压减小而增大,这说明Sn掺杂CdS纳米带是p型的;同时也系统研究了CdS和Sn的质量比对Sn掺杂CdS纳米带的导电类型的影响。  3.在上述工作的基础上,利用一步热蒸发法蒸发质量比为1:1的CdS和Sn混合粉末,成功制备了CdS/Sn异质结纳米带。异质结纳米带的长度可以达到几十微米,表面平滑,宽度均匀,且宽度小于1微米;异质结界面呈现良好的外延关系。电输运特性研究表明,制备的CdS/Sn异质结纳米带具有金属特性。
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