Ge基CdSe异质结纳米线的制备、振动和荧光特性的研究

Ge基异质结纳米线的尺寸、形貌和结构等对其性能有着十分重要的影响，研究它们之间的内在联系已经成为现代纳米材料领域的热点之一。该材料在光学、光电子学及集成电路领域，有着非常重要的应用前景。本论文主要研究了Ge基CdSe异质结纳米线的可控合成、生长机理、振动和荧光特性。
　　1.可控制备了两种不同结构的Ge基异质结纳米线。采用基于VLS生长机理的化学气相沉积(CVD)方法，热蒸发CdSe与Ge粉末，在不同的沉积位置制备出了两种不同形貌的Ge基异质结纳米线:第一种为CdSe-Ge并轴异质结，第二种为Ge纳米线表面修饰有CdSe颗粒的异质结纳米线。在实验和理论模拟的基础上，提出了基于共生的可能生长机理。由于Ge的升华温度较CdSe低，Ge纳米线优先生长，CdSe就会在Ge表面能低的(111)面外延生长，形成CdSe-Ge并轴异质结纳米线。当CdSe过量时，就会在低温沉积位置形成Ge纳米线表面修饰有CdSe颗粒的异质结纳米线。
　　2.单根异质结纳米线的振动特性。将制备出的样品分散到酒精中，然后滴在石墨/金衬底上，在室温下测试单根异质结纳米线拉曼光谱。CdSe-Ge并轴异质结中Ge的振动峰相对于Ge纳米线发生5cm-1的红移，归结为界面处的晶格失配。同样的晶格失配也导致了CdSe峰相对强度的急剧下降，倍频光学声子模(2LO)的强度非常弱。对于Ge纳米线表面修饰有CdSe颗粒的异质结纳米线，CdSe的光学振动模(TO)从174.5cm-1红移至162cnm-1，在该结构中并没有观测到Ge的振动峰。CdSe的纵向光学声子模（Longitudinalopticalmode，LO）与Ge的光学振动模相互作用叠加出现了一个位于272cm-1的新的振动模，是由于表面覆盖层有相对低的介电常数增加了原子间的库仑力并降低了晶格的振动频率。
　　两种结构的异质结纳米线的荧光特性。CdSe-Ge并轴纳米线的发射带与CdSe纳米带的发射带相比，发生红移，是由于体材料的缺陷及界面处形成大量的悬挂键使得其发光效率降低。Ge纳米线表面修饰有CdSe颗粒的异质结纳米线的发射带和CdSe纳米带的发射带相比发生15meV蓝移，这可能是纳米尺寸效应和形貌的差异造成的。
　　3.使用光刻技术在Si片上进行刻蚀制备出Si的槽状阵列。在湿法刻蚀过程中，Si(111)面腐蚀是各向同性的，导致腐蚀会形成圆弧状侧壁剖面。通过改变实验条件，实现了较为垂直的侧壁剖面。上述初步的结果为后续构筑基于Ge基CdSe异质结纳米线器件奠定了一定的基础。