论文部分内容阅读
氮化镓(GaN)作为一种宽禁带半导体材料,其带隙宽度可高达3.4 eV,因其具有较为优异的光学特性,在蓝光LED等发光器件中具有巨大的应用潜力。此外,GaN本身的晶体结构特性也使其在高温、高频、高压下支持许多强电学机制在各种传感、大功率及高频微波器件中稳定运行,因此对GaN材料进行功能化的构筑有助于提高其应用价值。本论文基于氢化物气相外延(HVPE)法生长5μm厚的GaN材料为研究对象,探讨了金属与GaN复合材料的制备及其在电化学传感和拉曼光谱中的应用。具体研究内容如下:1.以绿色环保的非水溶液离子液体作为刻蚀剂,采用光电化学湿法刻蚀方法对GaN材料表面进行多孔纳米结构的构筑,具体研究了不同刻蚀电压、刻蚀时间对多孔形貌的影响,对刻蚀机理进行了详细的探讨。得到的最佳实验条件为7 V、15 min。随后,在三电极系统中,以多孔GaN作为工作电极,通过电化学手段在多孔GaN表面进行小尺寸贵金属纳米粒子的负载。以贵金属Pt为例,实验结果表明通过循环伏安法可以有效的实现小粒径纳米粒子的制备。2.采用一种简单的两步电化学沉积法,在多孔GaN电极上制备了金属Pt和Pd的纳米复合物(Pd-Pt),成功用于亚硝酸盐电化学传感。具体的实验过程为:第一步,在多孔GaN上用循环伏安法进行电化学沉积Pt纳米粒子。第二步,在上一步制备得到的Pt修饰的多孔GaN电极上,采用恒电位法制备第二种贵金属Pd纳米粒子。最终成功组装了Pd-Pt/多孔GaN传感器用于亚硝酸盐的电化学检测。一系列的实验结果表明所得到的Pd-Pt/多孔GaN传感器具有线性范围宽、检出限低、选择性高、稳定性好等优点。在实际样品分析中,该传感器还具有良好的回收率。3.以湿法刻蚀得到的多孔GaN为支撑衬底材料,采用循环伏安法进行电化学沉积Ag纳米颗粒,成功制备了Ag/多孔GaN复合基底材料用于表面增强拉曼散射(SERS)。实验还具体研究了电化学沉积圈数对Ag纳米粒子粒径尺寸的影响,实验结果表明沉积圈数为100圈时拉曼增强效果最好。通过对标定物质罗丹明6G(R6G)的分析检测,Ag/多孔GaN基底的检测限可以达到10~-1414 mol,增强因子高达10~8,此外,Ag/多孔GaN复合基底还具有良好的的可重复性和长期稳定性。