问题：
关键词：GeO2, Ga2O3, 纳米线阵列, 片状纳米线网络, 微米带, 六边形纳米片, 光刻, 原位生长, 生长机理, 光致发光, 光催化
● 参考解析
本论文以金属锗粉和金属镓颗粒为原料, 分别在硅片上大面积生长出了GeO2纳米线阵列、片状GeO2纳米线网络, 在镓颗粒表面或硅衬底上生长出了Ga2O3微米带和Ga2O3六边形纳米片. 研究了它们的形貌、晶体结构和发光特性, 提出了不同形貌GeO2纳米结构和Ga2O3纳米结构的生长机理. 为不同形貌GeO2、Ga2O3一维纳米结构的光电性能和应用研究奠定了一定的基础.
(1) GeO2纳米线阵列的合成和发光性质及其图案化: 在马弗炉中加热金属Ge粉到1000 ℃保温1 h, 在喷金硅片表面生长出GeO2纳米线阵列. 同时, 结合光刻的技术, 制备出了图案化的GeO2纳米线阵列. 所得的GeO2纳米线阵列为六方相结构, 其直径为60-70 nm, 长度为4-20 μm. 研究了反应温度和反应时间对产物形貌的影响, 提出了可能的生长机理. 从GeO2纳米线阵列结构中观察到了位于347和364 nm处强的紫外光发光以及403与490 nm处弱的蓝光发光, 蓝光发光可能起源于缺陷的发光, 而GeO2的带隙大约为5.0 eV, 所以紫外发光并非来自带隙, 可能是两种处在不同化学环境中缺陷的发光.
(2) 片状GeO2纳米线网络结构的合成和发光性质: 在管式炉中加热金属Ge粉和Al粉的混合物, 1000 ℃与氧气反应1 h, 在硅片表面沉积得到了片状GeO2纳米线网络结构. 所得的片状纳米线网络为六方相氧化锗, 纳米线直径为60-70 nm, 长度为20 μm左右. 研究了反应温度和时间对产物形貌的影响, 提出了可能的形成机理. 从片状GeO2纳米线网络结构中观察到了位于365 nm处强的紫外光发光和401 nm及489 nm处弱的蓝光发光. 蓝光发光可能起源于缺陷的发光, 而紫外发光不可能来自带隙的发光, 可能也是一种缺陷的发光.
(3) 单晶β-Ga2O3微米带的原位合成及光致发光性能: 在Ar气气氛中以及H2O的存在下将金属镓加热到1050 ℃, 在镓颗粒表面原位生长出β-Ga2O3微米带. 研究了β-Ga2O3微米带的生长过程, 提出可能的生长机理. 在室温下研究所得Ga2O3微米带的光致发光特性, 发现了在469 nm处强的蓝光发光, 这种发光可能是氧空位的电子与镓-氧空位对上的空穴复合产生的.
(4) 单晶六边形Ga2O3纳米片的合成及其生长机理和光催化: 在Ar气气氛中以及NH4Cl和H2O的存在下将金属镓加热到800 ℃, 从镓颗粒表面和周围的硅片上生长出β-Ga2O3六边形纳米片. 研究了β-Ga2O3六边形纳米片的生长过程, 提出可能的生长机理, 探讨了NH4Cl在纳米片形成过程中的作用. 在室温下研究所得β-Ga2O3六边形纳米片的发光特性, 发现了在489 nm处强的蓝光发光，并研究了β-Ga2O3六边形纳米片的光催化特性.
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