磷摻雜ZnO納米結(jié)構(gòu)及同質(zhì)結(jié)LED的制備和性能研究.pdf

1、ZnO是一種典型的Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶半導(dǎo)體材料，室溫下禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能高達60meV，遠大于室溫下26meV的熱離化能，因此是制作短波長光電器件和制備室溫紫外激光器件的良好材料;而ZnO又具有豐富的特性，所以ZnO材料在催化、傳感以及生化等不同領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
　　為了實現(xiàn)ZnO基納米光電器件的應(yīng)用，高質(zhì)量的p型ZnO納米材料是需要的，而如何獲取高質(zhì)量的p型ZnO納米材料成為國內(nèi)外研究的熱點與難點。本文針對目

2、前p型ZnO納米結(jié)構(gòu)制備的熱點和難點，利用自組裝化學(xué)氣相沉積設(shè)備，通過改變襯底位置制備了不同形貌的磷摻雜ZnO納米結(jié)構(gòu);通過二次生長的方法制備出ZnO同質(zhì)發(fā)光二級管，并對其結(jié)構(gòu)和特性進行了研究，取得的主要結(jié)果如下:
　　(1)采用化學(xué)氣相沉積的方法(CVD)，在沒有采用任何催化劑的情況下，通過改變襯底位置，在Si(100)襯底上制備出了不同形貌結(jié)構(gòu)的磷摻雜ZnO納米材料。通過場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和透射電鏡(TEM)觀測到

3、位于反應(yīng)源下游和上方的樣品分別為磷摻雜ZnO納米線和磷摻雜ZnO納米釘，并且納米線和納米釘都具有較好的取向性。此外，我們還對不同納米結(jié)構(gòu)的生長機制進行了分析。在能量色散譜(EDS)中觀測到了磷元素的存在，而且兩塊樣品磷元素的摩爾百分含量都大約為2％。此外，在變溫的光致發(fā)光譜中還觀測到了與磷摻雜相關(guān)的受主發(fā)光峰，證實了磷元素作為受主摻雜進入ZnO中。
　　(2)采用化學(xué)氣相沉積的方法(CVD)，在低阻Si(100)襯底上通過不摻雜任

4、何摻雜源制備高質(zhì)量的n型ZnO納米線，然后在其上通過二次生長的方法制備磷摻雜的p型ZnO納米線，繼而制備出了n-ZnO納米線/p-ZnO納米線的同質(zhì)結(jié)LED。通過測量表明該器件具有良好的整流特性，正向開啟電壓為4.6V，反向擊穿電壓約為9.7V。在正向40mA的注入電流條件下，器件實現(xiàn)了室溫下的電致發(fā)光。在電致發(fā)光光譜中，呈現(xiàn)出現(xiàn)了兩個發(fā)光峰，一個是位于3.19eV的紫外發(fā)光峰，另一個是位于1.90eV的可見發(fā)光峰。結(jié)果證實磷摻雜的Zn