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自二十世纪以来,纳米材料(纳米棒,纳米线,纳米带,纳米片)在光电子器件、传感器等领域的应用上都赋予很大的期望。而作为其中的一种直接带隙半导体材料,Ga2O3是一种宽禁带(4.2-4.9 eV)半导体结构,其具有特殊和良好的电学、光学、光催化特性,比如很高的表面体积比,很高的击穿场强(>8 MV/cm),高光学可见透明,紫外辐射,高温稳定性,抗氧化性等。Ga2O3一共包括五种同分异构体,刚玉晶体结构(α-相),单斜晶体结构(β-相),尖晶石结构(γ-相),红绿柱石结构((?-相),正交晶系结构(?-相),其中热学性质最为稳定的是表现为C2/m空间群对称性的β-Ga2O3。由于缺陷和氧空位,未掺杂β-Ga2O3表现为n型半导体。作为一种透明导电氧化物(TCO),β-Ga2O3在很多领域都有非常广阔的应用,比如深紫外线光电探测器,导电窗,太阳能转换器,高温气体传感器,透明场效应晶体管,发光二极管等。和ZnO,SiO2,TiO2,CeO2,Al2O3等其他低维宽禁带半导体一样,Ga2O3有很多种制备方法,比如微波等离子体法(Microwave plasma),电弧放电法(Arc discharge),物理蒸发法(Physical evaporation method),氧化物辅助生长法(Oxide-assisted growth),化学沉积法(Chemical vapor deposition),气相外延生长法(VPE),射频磁控溅射法(RF magnetron sputtering)等。其中使用最为频繁的是化学气相沉积法(CVD),这是因为CVD方法具有成本低,生长环境温度较低,生长样品合格率较高等优点。而对于Ga2O3单晶结构的生成主要有两种生长机制分别是气-固生长机制(VS)和气-液-固生长机制(VLS),在没有使用催化剂的情况下,Ga2O3粉末高温加热后,生成的Ga或Ga2O蒸汽随着氩气输送到Si衬底表面,与周围氧气进一步反应生成Ga2O3沉积到衬底表面,形成Ga2O3纳米结构。基于上述背景,我们利用化学气相沉积法,分别使用Ga2O3粉末和Ga单质作为Ga源成功在无催化剂硅片和镀金硅片上制备出Ga2O3纳米材料,并对其进行了在Ar气氛下不同时间的退火处理,最后使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼散射(Ramman)对样品进行表征,比较了在不同镓源、不同的衬底、不同时间上所生长的纳米材料的表面形貌的不同之处。本文主要的研究内容可分为以下两个部分:1.取适量Ga2O3粉末和活性C粉均匀混合,以高纯度的氩气为运输气体,以无催化剂Si片和镀金Si片为衬底,分别在1100℃环境中加热30 min、60 min、90 min、120 min,在两种衬底下生长的Ga2O3纳米材料的表面形貌有明显的不同,使用催化剂后样品表面形貌更加密集,XRD测试结果表明,所生长的为择优取向均为(400)的单一相β-Ga2O3纳米材料。2.取适量Ga单质作为镓源,采用化学气相沉积法,在1100℃恒温条件下加热Ga单质和溅射Au的Si片,以高纯度的氩气为运输气体,分别退火30 min、60 min、90 min、120 min,所生长的纳米材料为柱状结构,XRD测试结果表明,所生长的为择优取向均为(111)的单一相β-Ga2O3纳米材料。