一維Ⅱ-VI族半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)光電性能調(diào)控與器件應(yīng)用.pdf

1、一維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)相對于其同組份的薄膜和體結(jié)構(gòu)而言具有優(yōu)異、獨特的光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械等性質(zhì)，因而引起了人們的廣泛關(guān)注。一維直接寬帶隙的 II-VI族化合物半導(dǎo)體（例如ZnO，ZnSe，CdS等），被認(rèn)為是構(gòu)造高性能納米電子和納米光電子器件的理想半導(dǎo)體材料。有效調(diào)控半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力和導(dǎo)電類型是半導(dǎo)體材料應(yīng)用于光電器件的前提。然而，由于II-VI族半導(dǎo)體存在著嚴(yán)重的自補(bǔ)償效應(yīng)，利用傳統(tǒng)的體摻雜的方法對其導(dǎo)電能力和導(dǎo)電類型進(jìn)行調(diào)控還面臨著許多挑

2、戰(zhàn)，從而阻礙了II-VI族半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)光電器件的應(yīng)用。實現(xiàn)高質(zhì)量的一維II-VI族半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的可控制備并對其光電性質(zhì)進(jìn)行有效地調(diào)控,對構(gòu)造基于 II-VI族半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的高性能光電器件具有重要意義。本研究首先制備了高質(zhì)量的一維II-VI族半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)，并通過摻雜的方法實現(xiàn)了對其導(dǎo)電類型或?qū)щ娔芰Φ挠行д{(diào)控。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合微納加工技術(shù)和工藝，構(gòu)筑了基于一維II-VI族半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的高性能光電器件，并系統(tǒng)地研究了其光電性能。<

3、br>　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法合成了高質(zhì)量的一維 II-VI族半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)。通過用MoO3納米點對ZnSe納米帶進(jìn)行表面電荷轉(zhuǎn)移摻雜,成功地將ZnSe納米帶的導(dǎo)電類型由本征的弱n型導(dǎo)電轉(zhuǎn)變成p型導(dǎo)電。摻雜效果由單根ZnSe納米帶背柵場效應(yīng)晶體管在摻雜前后的電學(xué)測試來確認(rèn)，同時得到了高達(dá)48.17 cm2V-1s-1的空穴遷移率和1.261019 cm-3的空穴濃度。探究了MoO3納米點表面電荷轉(zhuǎn)移摻雜Zn

4、Se納米帶的摻雜機(jī)理。由于 MoO3納米點和ZnSe納米帶之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，ZnSe納米帶的導(dǎo)電能力隨著摻雜所用的 MoO3納米點溶液的濃度的增大而增強(qiáng)。摻雜后的ZnS e納米帶的導(dǎo)電性比本征 ZnS e納米帶的導(dǎo)電性提高了7個數(shù)量級。通過表面電荷轉(zhuǎn)移摻雜方法，構(gòu)筑了基于單根ZnSe納米帶的p-n同質(zhì)結(jié)光伏器件和p-ZnSe/n-Si異質(zhì)結(jié)器件,并研究了器件的光電性能。得益于獨特的摻雜方法和高質(zhì)量的同質(zhì)結(jié)，光伏器件取得了高達(dá)1.84％的

5、光電轉(zhuǎn)換效率。由于異質(zhì)結(jié)構(gòu)的原因，p-ZnSe/n-Si異質(zhì)結(jié)器件不僅對白光有明顯的光響應(yīng)，對紫外光和深紫外光也有明顯的光響應(yīng)。我們還嘗試了表面電荷轉(zhuǎn)移摻雜方法對其它II-VI族半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)（如CdSe和ZnTe）的導(dǎo)電類型和導(dǎo)電能力的調(diào)控。⑵通過熱蒸發(fā)的方法成功地合成了高質(zhì)量的 Mo摻雜的 CdS-CdMoO4核殼結(jié)構(gòu)的納米帶。熱蒸發(fā)過程不僅實現(xiàn)了對 CdS納米帶的有效摻雜，而且在其表面形成了一層非晶層和一層 CdMoO4多晶殼層。