离子液体中氮化物半导体材料的电沉积机理及取向控制研究

利用氯化镓、氯化铟分别与氯化1-甲基-3-丁基咪唑制备绿色反应介质-稀散金属室温离子液体，用差示扫描量热法构筑稀散金属室温离子液体的相图，依据相平衡理论和量子化学从头算原理研究体系的相平衡、微观结构和组成。将理论演绎与实验相结合，建立不同衬底的取向与生长于其上的薄膜之间的关系模型。InN、GaN、InGaN和AlGaN半导体材料的生长具有取向，通过外加电磁场处理，研究薄膜电沉积机理及沉积方向控制工艺，在室温离子液体中建立电解法制备高纯稀散金属薄膜的条件参数和电沉积机理。用电化学石英微重量法研究制备氮化物半导体材料的条件参数和电沉积机理。通过X射线衍射仪对InN、GaN、InGaN和AlGaN氮化物半导体材料取向进行测试，利用扫描电镜对样品表面形貌进行观察，采用透射电镜对样品微结构进行分析。

合成了系列咪唑体系离子液体中间体，例如，氯化1-甲基-3-乙基咪唑, 氯化1-甲基-3-丙基咪唑等7种中间体；制备了系列氟硼酸咪唑体系离子液体，例如，氟硼酸1-甲基-3-乙基咪唑、氟硼酸1-甲基-3-丙基咪唑等7种离子液体。利用氯化镓和氯化铟分别与自行合成的氯化1-甲基–3-丁基咪唑制备绿色反应介质—稀散金属室温离子液体，用差示扫描量热法构筑了稀散金属室温离子液体的相图，依据相平衡理论和量子化学从头算原理确定了体系的相平衡、微观结构和组成。对咪唑体系离子液体中间体，以及系列氟硼酸咪唑体系离子液体的化学结构进行表征。研究了系列氟硼酸咪唑体系离子液体在红外光谱和紫外光谱方面的应用。在不同温度下，测定离子液体的折射率、密度、表面张力、电导率和循环伏安曲线等物理化学性质，研究它们随组成、温度的变化规律。用差示扫描量热法考察了系列氟硼酸咪唑体系离子液体的化学热化学性质，并构筑离子液体的相图；用相平衡原理、拉曼光谱法和量子化学从头算理论研究离子液体的相平衡、微观结构和组成。制备了绿色反应介质-系列氟硼酸咪唑体系电解液，研究了电解液的组成。采用了近、现代晶体取向检测与表征方法，寻找电解法获取较好的质量和表面形貌，具有较高生长速率的优质薄膜条件。氮化物半导体材料的生长具有取向，通过外加电磁场处理，研究了薄膜电沉积机理及沉积方向控制工艺。用电化学石英微重量法、计时电流法和循环伏安法，找出电沉积最佳条件，研究了电解法制备氮化物半导体材料的条件参数和电沉积机理。通过X射线衍射仪对氮化物半导体材料取向进行测试，利用扫描电镜对样品表面形貌进行观察，采用透射电镜对样品微结构进行分析。项目研究发表32篇研究论文，其中15篇被EI检索，获得授权国家发明专利4项，申请国家发明专利2项。