ZnO一維納米結構的電流輸運特性和微區(qū)勢壘結構研究.pdf

1、當前，納米器件的研究受到人們的廣泛關注，并成為活躍的前沿性課題。它的發(fā)展進步不僅會激勵對新現(xiàn)象、新理論的探究，而且可能導致新的科技革命。在過去的十多年，納米器件被譽為本世紀最重要的科技產品之一，并寄希望于解決健康、環(huán)境和經濟等問題。另外，一些納米器件已經得到了廣泛的研究和應用，如光電子器件、場發(fā)射器件、傳感器件、光伏器件等。
　　半導體與金屬接觸是電子器件的重要組成部分，它們的接觸特性，尤其是肖特基勢壘型的接觸，對器件的性能起著決

2、定性作用。體相的肖特基勢壘模型已經被公認，但研究表明，大部分模型是不足以解釋納米尺度半導體肖特基勢壘的特性。特別是對于半導體納米線、納米帶等一維材料來說，它不僅是電子的最小傳輸維度，而且有著特殊的勢壘幾何結構。此外，一維納米肖特基勢壘屬于橫向接觸，且接觸區(qū)的尺寸在納米范圍。
　　雖然關于一維納米肖特基器件的電學特性和應用都得到了比較廣泛的研究，但是，一維納米肖特基器件獨特的勢壘結構及其所產生的新穎傳輸特性仍然不是十分清楚，這主要是

3、由于電流沿一維納米結構進行傳輸時，傳輸方向垂直于接觸面的法線方向，電流怎樣越過勢壘，依賴于勢壘的幾何形狀。當施加一定的偏壓時，勢壘結構又會出現(xiàn)怎樣的變化，這些問題都需要我們進行深入的研究，這樣才能更好地去理解一維納米肖特基勢壘的傳輸機理，為研制開發(fā)新型的一維納米肖特基器件奠定基礎。
　　在本論文中，首先，我們采用金催化的化學氣相沉積方法分別在硅基底和藍寶石基底上合成了ZnO納米線，該方法操作簡單，且合成的納米線產量較大。我們通過S

4、EM、XRD、TEM、HRTEM、EDS和PL對樣品的形貌、純度和結晶性進行了表征，結果顯示納米線結晶性良好且生長方式符合VLS生長機制，不足之處在于納米線表面存在較多缺陷。同時，我們通過電泳組裝的方法構筑了單根的ZnO納米線器件，電流-電壓(I-V)特征曲線顯示，ZnO納米線和Au電極之間形成了背靠背的肖特基接觸。
　　其次，我們采用四電極測試方法對肖特基器件的電學性能進行了研究，測試結果表明，肖特基勢壘導致了一個比較大的電勢降

5、低。但是，在四電極測試方法中，電勢測試點固定且只有兩個，為了更好地研究肖特勢壘的微區(qū)電學特性，我們又設計了利用導電原子力探針和微電極組成的三電極測試方法，導電原子力探針作為移動的電極，測試了納米帶肖特基器件的電勢分布情況;測試了同一偏壓下電勢隨位置的變化情況。對測試結果進行分析，得到了耗盡層寬度隨反向偏壓增大而線性增加的依賴關系。
　　最后，在實驗中我們發(fā)現(xiàn)基于ZnO納米線肖特基器件的電流飽和特性，即特殊的電流截止特性。對于這種電