ZnO納米棒電致發(fā)光的研究.pdf

1、氧化鋅（ZnO）是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(dá)60meV，在室溫或更高溫度下能夠?qū)崿F(xiàn)高效發(fā)光。ZnO具有優(yōu)良的光電特性，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，價(jià)格低廉而且環(huán)保無毒，這些突出的優(yōu)點(diǎn)使ZnO成為最佳的短波長光電功能材料，并引起了科研工作者廣泛的關(guān)注。在本論文中，我們采用化學(xué)浴沉積法制備ZnO納米棒，并以ZnO納米棒為發(fā)光層，構(gòu)造了ITO/ZnO nanorods/Ag金屬-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)（MS）和IT

2、O/ZnO nanorods/Alq3/Ag金屬-絕緣體-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)（MIS）兩類電致發(fā)光器件，對(duì)電致發(fā)光器件的發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了深入的探索。
　　首先，我們采用化學(xué)浴沉積法制備了ZnO納米棒陣列，并對(duì)ZnO納米棒的形貌、結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：化學(xué)浴沉積法制備的ZnO納米棒呈現(xiàn)椎體結(jié)構(gòu)，這與ZnO是極性晶體，在生長過程中各個(gè)晶面的生長速度不同有關(guān)。在ZnO的PL譜中存在兩個(gè)發(fā)射峰——380 nm的紫外峰和580 nm的黃

3、綠光發(fā)射峰。其中380 nm的發(fā)射峰是由于自由激子復(fù)合產(chǎn)生的，而580 nm的發(fā)射峰與Oi缺陷及ZnO表面殘存的Zn(OH)2或OH-基團(tuán)有關(guān)。此外，與傳統(tǒng)的制備方法相比，化學(xué)浴沉積法方法具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉，工藝簡(jiǎn)化，適合大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。
　　其次，我們構(gòu)造了ITO/ZnO nanorods/Ag和ITO/ZnO nanorods/Alq3/Ag兩類器件，測(cè)試并比較了這兩類器件的光致發(fā)光和電致發(fā)光特性。在ZnO和

4、Alq3混合體系的光致發(fā)光譜中，觀察到ZnO的380 nm發(fā)光減弱而Alq3的520 nm發(fā)光增強(qiáng)，這表明在ZnO的激子態(tài)和Alq3分子之間存在能量轉(zhuǎn)移。在兩種器件的電致發(fā)光譜中，觀察到了尖銳峰出現(xiàn)，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道可以認(rèn)為是隨機(jī)激光。這些隨機(jī)激光主要是由于光在納米棒內(nèi)諧振及納米棒長短不一、陣列不整齊所致。加入Alq3后，器件的工作電壓由30V降為18V，且器件的發(fā)光顏色由黃綠區(qū)移到藍(lán)紫區(qū)。除此之外，由于Alq3的能量勢(shì)壘調(diào)節(jié)了載流子輸