摘要：纳米材料自问世以来以其奇异的光电学性质备受人们的高度重视，先后经历了纳米晶、复合纳米材料及纳米组装材料等几个进展阶段，探讨热点也已更多关注于纳米材料特殊性能的运用。现今在纳米材料的制备技术方面已取得较大的成功，SiO_2、TiO_2、CaCO_3、石墨以及许多金属纳米材料都能够规模生产，在电子行业、生物医学以及环保等领域有着广阔的运用。单斜晶系β-Ga_2O_3是一种直接宽带隙深紫外透明半导体氧化物，带隙宽度范围在4.8eV~5.1eV之间，具有优异的光学和电学特性：在350nm~1100nm谱区内高度透明，折射率在1.88~1.94之间，在室温条件下单晶电导可以以绝缘体变化到导体，可被用作深紫外透明导电氧化物、高温氧气传感器、发光磷光体等，是一类在光电子器件、透明氧化物电子学等领域具有巨大潜在运用的新材料。现已经利用不同技术成功制备出β-Ga_2O_3纳米材料，例如纳米粒、纳米线、纳米棒、纳米片、纳米梳、纳米草、纳米圈等。制备策略主要有碳热还原法、物理蒸发法、微波等离子体发应法、金属有机化学气相沉积法、溶胶凝胶法、激光烧蚀法、催化剂辅助法、催化电弧放电法、热退火法等，但是这些技术设备费用昂贵，实验条件要求较为苛刻，虽然电弧放电与气-固生长机制相结合的β-Ga_2O_3纳米材料制备技术已经形成产业化，但是也同时产量低和纯度不高的不足。化学气相沉积法是利用各种气体反应来组成薄膜，淀积率高、纯度高、缺陷少、膜层均匀等优点，适宜复杂形状的基板沉积，是半导体工业中运用较为广泛的策略。本论文利用化学气相沉积法成功在氯化镍催化的硅片上制备单斜结构β-Ga_2O_3纳米颗粒，采取金属镓和高纯氧作为反应源。化学气相沉积法要求反应物必须要有足够高的蒸汽压，针对金属Ga的蒸汽压较低的情况，实验中采取了惰性盐GaF2作为分散剂，以增加金属Ga粒的有效面积来提升其蒸汽压达到沉积要求。实验中利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外透射谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman Spectroscopy)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和光致发光谱(PL)等测试手段对β-Ga_2O_3纳米材料的形貌、结构、组分和光致发光特性等进行了详细的浅析与表征。探讨结果表明，β-Ga_2O_3纳米颗粒直径大约0.5μm~1.5μm，在455cm~(-1)和694cm~(-1)处有较强的Ga-O振动红外吸收峰，拉曼测量中也发现了位于198cm~(-1)处的典型Ga-O振动峰。另外，光致发光特性测试中发现β-Ga_2O_3纳米颗粒有较宽的发射光谱带，包括了紫外光、蓝光和绿光发光区。另外利用化学气相沉积法成功制备了Sn掺杂Ga_2O_3纳米颗粒，通过扫面电镜测试图发现Sn掺杂后，较低的氧化温度适宜Ga_2O_3纳米线的合成，而较高的氧化温度适宜纳米颗粒的合成。本论文以氧化时间、氧化温度、催化剂浓度以及金属Sn掺杂等方面探讨了其对颗粒形貌结构和光致发光特性的影响，另外对颗粒的生长机制探讨发现其符合气固生长机制。关键词：β-Ga_2O_3论文化学气相沉积论文纳米颗粒论文Sn掺杂论文
摘要6-8
Abstract8-10
第一章 绪论10-18
1.1 引言10-14
1.1.1 纳米材料介绍10-11
1.1.2 纳米材料的物理性能11-12
1.1.3 纳米材料生长机制讨论12-14
1.2 氧化镓纳米材料探讨近况14-16
1.2.1 氧化镓晶体结构14-15
1.2.2 氧化镓的光电学性质及运用15-16
1.3 氧化镓纳米材料制备技术16
1.4 本论文的选题依据16-18
第二章 纳米颗粒制备历程与测试策略介绍18-22
2.1 实验设备18-19
2.2 Ga_2O_3纳米颗粒的 CVD 法制备历程19-21
2.2.1 实验材料的选择与准备19-20
2.2.2 实验步骤20-21
2.3 Ga_2O_3纳米颗粒表征策略21-22
第三章 CVD 法制备β-Ga_2O_3纳米颗粒、纳米棒的探讨22-38
3.1 β-Ga_2O_3纳米颗粒的制备与表征22-29
3.2 β-Ga_2O_3纳米棒的制备与表征29-36
3.3 总结36-38
第四章 不同氧化条件、催化剂浓度对制备 Ga_2O_3纳米结构影响的探讨38-46
4.1 不同氧化温度对 Ga_2O_3纳米颗粒形貌的影响38-40
4.2 不同氧化时间对 Ga_2O_3纳米颗粒形貌的影响40-43
4.3 不同催化剂浓度对 Ga_2O_3纳米颗粒形貌的影响43-45
4.4 总结45-46
第五章 掺 Sn 的 Ga_2O_3纳米结构的探讨46-58
5.1 实验历程46
5.2 Sn 掺杂 Ga_2O_3纳米颗粒的表征46-52
5.3 不同氧化温度、时间及催化剂浓度对 Sn 掺杂 Ga_2O_3纳米结构影响的探讨52-57
5.3.1 不同氧化温度对 Sn 掺杂 Ga_2O_3纳米结构影响的探讨52-53
5.3.2 不同氧化时间对 Sn 掺杂 Ga_2O_3纳米结构影响的探讨53-56
5.3.3 不同催化剂浓度对 Sn 掺杂 Ga_2O_3纳米结构影响的探讨56-57
5.4 总结57-58
第六章 全文总结58-60
6.1 本论文主要内容58
6.2 对今后工作的倡议58-60
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