CN103484823A - 激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线的方法 - Google Patents
激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103484823A CN103484823A CN201310254474.4A CN201310254474A CN103484823A CN 103484823 A CN103484823 A CN 103484823A CN 201310254474 A CN201310254474 A CN 201310254474A CN 103484823 A CN103484823 A CN 103484823A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gallium nitride
- gan
- substrate
- laser
- nanowires
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 title claims 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 9
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线的方法，属于无机化合物半导体材料的制取与生成领域。本发明步骤：GaN粉体通过掺胶、研磨，通过80目网筛后压片，在560℃煅烧2小时，烧制成粉靶；将清洗烘干后的硅片在离子溅射仪沉积5‐60s,得到表面有厚度约为5‐40nm金膜的衬底；采用以上制备的GaN粉靶和衬底，利用激光脉冲沉积法：反应压强2x10‐3Pa，衬底温度850℃，激光能量380mJ/Pulse，激光频率6Hz，沉积时间为10min‐60min。本发明无任何气体参与反应，在设备腔体中直接反应，生成实心、线形的氮化镓纳米线，生成的纳米线密度均匀，直径变化范围小，定向性好，大部分垂直衬底生长。
Description
技术领域
本发明为利用激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线的方法，属于无机化合物半导体材料的制取与生成方法的技术领域。
背景技术
氮化镓（GaN）是直接宽带隙半导体材料，其禁带宽度约为3.4eV，具有低的电子亲和势（2.7eV），另外GaN晶体极其稳定，具有高硬度、高熔点、高电离度、抗常规腐蚀等优异特性，在场发射平板显示器、蓝光激光器及发光二级管等纳米级光电器件方面有着广泛的应用前景。例如，2012年初，在法国一家研究公司的名为《2012年GaN市场》报告中预测，GaN基电子器件市场总值2012年将为1000万美元，2013年增长至5000万美元，到2019年可能会超过10亿美元。
与体材料相比，低维纳米材料具有大的体表面积，以及小尺寸效应和量子效应等特性，在光、电、热及化学等方面具有截然不同的性能。而与二维或三维纳米材料相比，一维纳米结构材料在很多方面都有着更加优越的特性，例如一维纳米材料是实现高效的电子运输和光子发射的优异结构。
因此，几何形貌、化学成分及结晶性可控的一维纳米结构材料在研究材料结构与性能的关系，以及此方面的器件应用中有着重要的地位。一维GaN纳米结构的制备以及研究，为实现GaN自身优异性能和一维纳米结构特殊性能的完美结合提供了可能。
发明内容
本发明的目的是采用激光脉冲沉积系统制备氮化镓纳米线，以氮化镓粉靶为原料，以沉积了金膜的硅板为衬底，无任何气体参与反应，在设备腔体中直接反应，生成实心、线形的氮化镓纳米线，生成的纳米线密度均匀，直径变化范围小，定向性好，大部分垂直衬底生长。
本发明的目的是采用激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线，包括以下步骤：
（1）GaN粉体通过掺胶、研磨，通过80目网筛后压片，在560℃煅烧2小时，烧制成粉靶。
（2）将清洗烘干后的硅片在SBC-12小型离子溅射仪沉积5-60s，在硅片表面沉积一层金膜（厚度约为5-40nm）作为催化剂。
（3）采用以上方法制备的GaN粉靶和衬底，利用激光脉冲沉积法：反应压强2x10-3Pa，衬底温度850℃，激光能量380mJ/Pulse，激光频率6Hz，沉积时间为10min-60min。
对制备生成的实心、线形氮化镓纳米线的形貌、结构、成分、线形长度、直径、场发射性能进行检测、分析、对比，使用X射线衍射仪进行氮化镓物相分析，使用场发射扫描电子显微镜进行氮化镓纳米线形貌分析，使用场发射测试系统进行氮化镓场发射性能测试。
本发明具有如下优点和有益效果：
（1）本发明只利用一种原料，制备出了氮化镓纳米线，其直径为80nm-150nm，长度为300-850nm。
（2）本发明制备的GaN纳米线密度均有，定向性良好。
附图说明
图1为实施例1制备的氮化镓纳米线的SEM图谱；
图2为实施例2制备的氮化镓纳米线的SEM图谱；
图3为实施例3制备的氮化镓纳米线的XRD图谱；
图4为实施例3制备的氮化镓纳米线的SEM图谱；
图5为实施例4制备的氮化镓纳米线的SEM图谱；
图6为采用本发明实施例1制备的阴极结构制备的场发射电流密度图谱。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明做进一步说明，本发明绝非局限于所陈述的实施例。
实施例1
（1）GaN粉体通过掺胶、研磨，通过80目网筛后压片，在560℃煅烧2小时，烧制成粉靶。
（2）将清洗烘干后的硅片在SBC-12小型离子溅射仪沉积10s,得到表面有厚度约为10nm金膜的衬底。
（3）采用以上方法制备的GaN粉靶和衬底，利用激光脉冲沉积法：反应压强2x10-3Pa，衬底温度850℃，激光能量380mJ/Pulse，激光频率6Hz，沉积时间为10min。
实施例2
（1）GaN粉体通过掺胶、研磨，通过80目网筛后压片，在560℃煅烧2小时，烧制成粉靶。
（2）将清洗烘干后的硅片在SBC-12小型离子溅射仪沉积10s,得到表面有厚度约为10nm金膜的衬底。
（3）采用以上方法制备的GaN粉靶和衬底，利用激光脉冲沉积法：反应压强2x10-3Pa，衬底温度850℃，激光能量380mJ/Pulse，激光频率6Hz，沉积时间为20min。
实施例3
（1）GaN粉体通过掺胶、研磨，通过80目网筛后压片，在560℃煅烧2小时，烧制成粉靶。
（2）将清洗烘干后的硅片在SBC-12小型离子溅射仪沉积20s,得到表面有厚度约为15nm金膜的衬底。
（3）采用以上方法制备的GaN粉靶和衬底，利用激光脉冲沉积法：反应压强2x10-3Pa，衬底温度850℃，激光能量380mJ/Pulse，激光频率6Hz，沉积时间为30min。
实施例4
（1）GaN粉体通过掺胶、研磨，通过80目网筛后压片，在560℃煅烧2小时，烧制成粉靶。
（2）将清洗烘干后的硅片在SBC-12小型离子溅射仪沉积10s,得到表面有厚度约为10nm金膜的衬底。
（3）采用以上方法制备的GaN粉靶和衬底，利用激光脉冲沉积法：反应压强2x10-3Pa，衬底温度850℃，激光能量380mJ/Pulse，激光频率6Hz，沉积时间为45min。
Claims (2)
1.激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线的方法，其特征在于,包括以下步骤：
（1）GaN粉体通过掺胶、研磨，通过80目网筛后压片，在560℃煅烧2小时，烧制成粉靶；
（2）将清洗烘干后的硅片在离子溅射仪沉积5-60s,得到表面有厚度约为5-40nm金膜的衬底；
（3）采用以上方法制备的GaN粉靶和衬底，利用激光脉冲沉积法：反应压强2x10-3Pa，衬底温度850℃，激光能量380mJ/Pulse，激光频率6Hz，沉积时间为10min-60min。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤（3）中沉积时间为30min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310254474.4A CN103484823A (zh) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | 激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310254474.4A CN103484823A (zh) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | 激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103484823A true CN103484823A (zh) | 2014-01-01 |
Family
ID=49825409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310254474.4A Pending CN103484823A (zh) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | 激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103484823A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101443887A (zh) * | 2006-03-10 | 2009-05-27 | Stc.Unm公司 | Gan纳米线的脉冲式生长及在族ⅲ氮化物半导体衬底材料中的应用和器件 |
| CN102936006A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-02-20 | 北京工业大学 | 一种低成本低污染的氮化镓纳米线的制备生成方法 |
-
2013
- 2013-06-25 CN CN201310254474.4A patent/CN103484823A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101443887A (zh) * | 2006-03-10 | 2009-05-27 | Stc.Unm公司 | Gan纳米线的脉冲式生长及在族ⅲ氮化物半导体衬底材料中的应用和器件 |
| CN102936006A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-02-20 | 北京工业大学 | 一种低成本低污染的氮化镓纳米线的制备生成方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| D.K.T.NG ET AL.: ""Synthesis of GaN nanowires on gold-coated substrates by pulsed laser ablation"", 《CURRENT APPLIED PHYSICS》, vol. 6, 27 December 2005 (2005-12-27), pages 403 - 406 * |
| M.LEI ET AL.: ""Synthesis of GaN nanowires on gold-coated SiC substrates by novel pulsed electron deposition technique"", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》, vol. 254, 7 August 2007 (2007-08-07), pages 1947 - 1952, XP022413949, DOI: doi:10.1016/j.apsusc.2007.08.004 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Interfacial synthesis of monodisperse CsPbBr3 nanorods with tunable aspect ratio and clean surface for efficient light-emitting diode applications | |
| He et al. | Aligned AlN nanorods with multi-tipped surfaces-growth, field-emission, and cathodoluminescence properties | |
| Liu et al. | Growth morphology and thermal stability of metal islands on graphene | |
| Ding et al. | A comparison study between ZnO nanorods coated with graphene oxide and reduced graphene oxide | |
| CN108063171B (zh) | 一种ZnO纳米棒阵列发光二极管及其制备方法 | |
| CN102476823A (zh) | 氧化锌微纳米阵列的制备方法和氧化锌微纳米阵列 | |
| Zhou et al. | Perovskite multiple quantum wells on layered materials toward narrow-band green emission for backlight display applications | |
| CN107557757A (zh) | 一种在柔性透明衬底上化学气相沉积生长二硒化钼的方法 | |
| CN102936006B (zh) | 一种低成本低污染的氮化镓纳米线的制备生成方法 | |
| CN103088422B (zh) | 一种三氧化钼纳米棒的制备方法 | |
| CN102040187A (zh) | 一种核壳结构ZnO纳米线阵列的生长方法 | |
| Nabi et al. | Synthesis, characterization, photoluminescence and field emission properties of novel durian-like gallium nitride microstructures | |
| Que et al. | Flexible electrically pumped random lasing from ZnO nanowires based on metal–insulator–semiconductor structure | |
| CN103774230B (zh) | 一种无氨化制备氮化镓纳米线的方法 | |
| CN1800029A (zh) | 一种超细氧化锌纳米线及其制备方法 | |
| CN105018918A (zh) | 一种ZnO纳米管阵列的生长方法 | |
| CN102531031A (zh) | 一种垂直衬底的ZnO纳米线阵列尺寸、位置可控生长工艺 | |
| Wang et al. | Structure and surface effect of field emission from gallium nitride nanowires | |
| CN103484823A (zh) | 激光脉冲沉积技术制备氮化镓纳米线的方法 | |
| CN101434455B (zh) | 采用物理气相沉积法制备碲化铋纳米线阵列的方法 | |
| CN106586978B (zh) | 纳米氮化镓球形粉体的制备方法 | |
| Johar et al. | Epitaxial growth of GaN core and InGaN/GaN multiple quantum well core/shell nanowires on a thermally conductive beryllium oxide substrate | |
| CN108321077A (zh) | 一种二维GaN材料及其制备方法与应用 | |
| CN107195749A (zh) | 一种实现单根GaTe/ZnO异质结纳米线电泵浦发光二极管的方法 | |
| CN102586882A (zh) | 一种氧化锌/硫化锌超晶格纳米材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140101 |