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德州学院学报第２４卷
的结果一致．
２．３
ＳＥＭ和ＨＲＴＥＭ分析
图３给出了氨化温度为９５０℃时得到的ＧａＮ
纳米棒样品的扫描电镜（ＳＥＭ）图，放大倍数分别为
５０００和２００００．这些纳米棒相互交错，任意地覆盖
米。其直径在２００ｎｍ左右，具有较高地纵横比，合
成的纳米棒大部分平直光滑，纳米棒表面并没有附着ＧａＮ颗粒或其它东西，少部分呈弯曲的形貌．表明在该条件下得到了较高质量的ＧａＮ纳米棒．
图３氨化温度为９５０度时得到的ＧａＮ纳米棒的ＳＥＭ图像：ａ）５０００；ｂ）２０
０００
led视频处理器
图４９００℃时反应生成的一维ＧａＮ纳米线的ＳＥＭＩ墨ｌ像：ａ）８００；ｂ）５ ０００
通过扫描电镜观察发现，除未溅射薄膜区域外，微米，其直径在３０～１２０ｎｍ，具有较高地纵横比．
通过透射电镜观测发现：９００℃时硅衬底上的浅９００℃时反应生成的样品的ＳＥＭ照片，放大倍数分
黄样品主要由基本平直光滑的纳米线组成，其顶
别为８００和５０００．如图４所示，样品表面分布着大端或底端并不存在任何纳米颗粒，大部分直径在３０
量的一维线状结构，这些纳米线相互无序的交叉堆～１２０ｎｍ范围之内，最长的纳米线接近几十微米，叠在一起，平铺或斜铺在薄膜表面．这些纳米线大多与前面的扫描电镜观察结果一致；图５ａ）所示为一
沿平行于衬底的方向生长，其底端、顶端、表面并不根典型的直ＧａＮ纳米线的ＴＥＭ图像（箭头所指），存在任何纳米颗粒，表明在该条件下得到了较高质
污染处理其直径约为９０ｎｍ．它同时说明反应生成的ＧａＮ纳
量的ＧａＮ纳米线．大多数纳米线非常平直，表面比米线是实心的而不是中空的管状结构．图５ｂ）是图较光滑，沿主轴方向粗细均匀．通过对多根纳米线进
５ａ）中所示直ＧａＮ纳米线的ＨＲＴＥＭ图像，清晰的行观察统计，结果显示大部分纳米线长度可达十几
水塔水位控制
晶格像证明合成了ＧａＮ单晶纳米线．纳米线的晶面
第４期薛守斌，等：一维ＧａＮ纳米结构的制备、表征及其特性研究３９
图５ａ）９００＂Ｃ时反应生成的单根直ＧａＮ纳米线的ＴＥＭ图像
ｂ）相应的高分辨电镜ＨＲＴＥＭ晶格像和选区电子衍射ＳＡＥＤ模式
间距约为０．２６０ｎｌＴｌ，与六方ＧａＮ体单晶（００２）晶面间距（０．２５９ｒｉｍ）相近，表明此纳米线的生长方向平行于（００２）晶面．其中插图是该纳米线的选区电子衍射（ＳＡＥＤ）模式，衍射斑点排列十分规则，与六方ＧａＮ［ｏｏｉ］的衍射对应一致，进一步说明该纳米线为六方结构的单晶ＧａＮ．
去腐生肌膏２．４光致发光谱（ＰＬ）分析
图６给出了样品在氨化温度为９００℃下所得到的ＯａＮ纳米线、纳米棒的ＰＬ谱．从图中可以看出。样品在３７５．６ｎｍ处有一强的发光峰，在４３６．６ｎｍ和４７３．３ｒｉｍ处有一弱的发
光峰．对于中心位于３７５．６ｎｌＴｌ发光峰对应于六方ＧａＮ纳米结构的近带边发射Ｈ７１；由于合成的大部分纳米结构的直径均大于ＧａＮ的玻尔激子半径（１１ｒｉｍ），超出了量子限制效应起作用的范围，因此，对于３７５．６ｎｍ处的带边
Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ
图６～维（；－ａＮ纳米线、纳米棒的光致发光谱发光峰，与文献报道的ＧａＮ体材料的发光峰相比，没有发生蓝移．对于位于４３６．６ｒｉｍ处的发光峰可能归因于Ｃ杂质取代Ｎ原子造成的深受主能级到导带的跃迁所致ｌｌ８｜．位于４７３．３ｒｉｍ处的发光峰，是由于在氨化过程中和ＧａＮ重组过程中产生的缺陷或表面态所致。１９，２０］．
２．５ＧａＮ生长机制的探索
uvlo电路
在本工作中由于没有使用任何催化剂，制备的ＧａＮ纳米结构的表层也没发现非晶层的存在，因此所得一维ＧａＮ纳米结构的生长机制应该归结为气一固（ＶＳ）生长机制，其过程可能是：
首先在硅衬底上生长ＺｎＯ缓冲层，然后在氧气气氛下退火。得到较高质量的缓冲层。这将有利于随后溅射生长平整致密Ｇａ。０。薄膜．在高温氨气氛围下对Ｇａ２０。／ＺｎＯ退火的过程中，在ＺｎＯ与Ｇａ２０。的交界面，由于存在原子间隙，氨气与二者反应［２¨，一层一层的进行．在高温下
由于表面能降低，上层的Ｇａ。Ｏ。和ＧａＮ就会降落在ＺｎＯ下一层上，同时在Ｓｉ与ＺｎＯ的交界面，也会反应，ＺｎＯ一层挥发掉，另一层又沉积在Ｓｉ衬底上，随着时间的推移（需要１５ｒａｉｎ的氨化时间），最终完全形成ＧａＮ落在Ｓｉ衬底上（当然，Ｇａ。Ｏ。上表面也会与氨气反应）．虽然在氨化过程中ＺｎＯ会挥发，不可避免地产生缺陷和位错，形成了一些自组装纳米尺寸微孔，但在形成ＧａＮ的过程中仍能起到缓冲层的作用，能为随后的ＧａＮ纳米结构晶核的形成提供了模板和生长点．高温下氨气分解成ＮＨ：、ＮＨ、Ｈ：、Ｎ：等产物，固态Ｇａ：Ｏ。与Ｈ：反应生成中间产物Ｇａ：Ｏ，随后与体系中氨气反应首先得到ＧａＮ晶核，，反应方程式如
下‘２２］
甜菜安宁
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