基于一維p型摻雜ZnO納米材料的光電器件研究.pdf

1、一維ZnO納米材料因具有壓電效應(yīng)、直接寬帶隙、高激子束縛能在新興光電領(lǐng)域有潛在應(yīng)用，成為最吸引人的納米材料之一。天然ZnO半導(dǎo)體因固有施主缺陷和H原子呈n型半導(dǎo)體特性，ZnO固有施主缺陷的自補償效應(yīng)和p型摻雜元素在ZnO中固溶度較低等因素使制備一維p型ZnO納米材料比較困難。對一維ZnO納米材料進(jìn)行p型摻雜并在其中引入受主缺陷以實現(xiàn)ZnO的p型導(dǎo)電特性仍具有挑戰(zhàn)性。在本論文中，我們通過化學(xué)氣相沉積法用Cu、Ag和Sb元素分別對ZnO進(jìn)行

2、p型摻雜，在n-GaN薄膜上生長了不同的一維p型摻雜ZnO納米材料，構(gòu)建了不同的p-ZnO/n-GaN異質(zhì)結(jié)光電二極管（LEDs）器件，并對這些LED器件的發(fā)光機理進(jìn)行了研究。同時，我們還制備了p-ZnO:Sb/n-ZnO:Al同質(zhì)結(jié)芯殼納米線，構(gòu)建了自驅(qū)動的單根p-ZnO:Sb/n-ZnO:Al同質(zhì)結(jié)芯殼納米線紫外光電探測器。主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　1.富氧情況下在n-GaN薄膜上生長了摻雜Cu的ZnO（ZnO:Cu）

3、納米叢，構(gòu)筑了p-ZnO:Cu納米叢/n-GaN異質(zhì)結(jié)LED。電致發(fā)光（EL）測試表明該器件發(fā)射了波長為677 nm和745 nm的免紫外的紅光，是由電子從n-GaN導(dǎo)帶到p-ZnO:Cu的與Cu相關(guān)的深能級缺陷和Zn空位深能級缺陷的界面躍遷形成的。該p-ZnO:Cu/n-GaN異質(zhì)結(jié)LED成功地將ZnO或GaN基LED的EL波長從紫外光波段大幅度調(diào)節(jié)到紅光波段。
　　2.在p-GaN薄膜上生長了ZnO:Cu納米叢，構(gòu)筑了ZnO:

4、Cu納米叢/p-GaN異質(zhì)結(jié)LED。摻雜在ZnO:Cu中的Cu引起的缺陷影響了ZnO:Cu納米叢/p-GaN異質(zhì)結(jié)LED的發(fā)光性能。在正偏壓下，此LED在p-GaN位置發(fā)射了藍(lán)綠光，并且隨著正偏壓的增大，藍(lán)綠光中的綠光部分逐漸超過了藍(lán)光部分。在反偏壓下，此LED隨著反偏壓的增高不僅在p-GaN位置發(fā)射了從橙色變化到黃色的光，而且在ZnO:Cu/p-GaN重疊區(qū)域發(fā)射了黃綠光。其中在ZnO:Cu/p-GaN重疊區(qū)域發(fā)射的黃綠光是由ZnO:

5、Cu中的替代在Zn位的Cu+或Cu2+形成的深能級缺陷導(dǎo)致的綠光和來自ZnO:Cu/p-GaN界面的從橙色變化到黃色的光混合而成。
　　3.在n-GaN薄膜上生長摻雜Ag的ZnO（ZnO:Ag）納米線陣列，構(gòu)筑了p-ZnO:Ag納米線陣列/n-GaN異質(zhì)結(jié)LED。EL測試表明該器件發(fā)射了白光，是由ZnO:Ag中的本征缺陷和雜質(zhì)缺陷引起的。該p-ZnO:Ag/n-GaN異質(zhì)結(jié)LED為白光LED冷光源的制造提供了參考。
　　4.

6、在n-GaN薄膜上生長了ZnO:Sb納米線陣列，利用磁控濺射技術(shù)在p-ZnO:Sb納米線陣列上沉積 n-ZnO:Al材料作殼包裹住 p-ZnO:Sb納米線上端，形成了p-ZnO:Sb/n-ZnO:Al同質(zhì)結(jié)芯殼納米線陣列。將單根p-ZnO:Sb/n-ZnO:Al同質(zhì)結(jié)芯殼納米線轉(zhuǎn)移到微米電路電極上并用Pt焊接，構(gòu)筑了單根p-ZnO:Sb/n-ZnO:Al同質(zhì)結(jié)芯殼納米線紫外光電探測器。該探測器具有自驅(qū)動紫外光響應(yīng)性能，在-1 V的負(fù)偏壓