硅基ZnO纳米异质结构阵列的制备及光学性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xjfox1986
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氧化锌(ZnO)作为一种十分重要的II-VI族半导体纳米材料,在基础科学和光电材料应用领域已经引起了人们的广泛关注,由于其自身的优越性能以及较为广阔的应用前景,对ZnO纳米材料结构和发光性能的进一步研究是有重要意义。本论文针对ZnO纳米结构的制备方法和发光特性方面进行研究,主要研究成果如下:一、采用水热腐蚀技术将单晶硅片(sc-Si)制备成具有纳米多孔硅柱阵列(NSPA)衬底,其表面的柱状结构呈多孔状排布,具有三重结构层次。文中对NSPA衬底进行了表面形貌、元素组成、发光性能等多方面的系统表征分析。多孔结构作为sc-Si上的缓冲层能够释放由于晶格失配所带来的界面应力有利于ZnO纳米结构的生长,同时增大衬底与后期制备的ZnO的接触面积进而提高性能。此外考虑到NSPA自身的发光性能,对其表面进行稀土铕元素掺杂得到不同于NSPA发光性能的衬底材料。二、采用气相输运法在NSPA衬底表面成功制备得到生长均匀的ZnO纳米薄膜结构。该结构的N型ZnO纳米半导体和P型的NSPA可形成新型的ZnO/NSPA纳米异质结构。对ZnO/NSPA纳米结构表面蒸渡电极,该结构的电致发光可实现白光发射,并且改变外加电压大小可实现调制发光,同时结合能带图可以很好地解释其发光机理。三、采用低温化学方法在NSPA衬底上制备得到分布均匀的ZnO纳米棒阵列结构,纳米棒的平均长度为3~4μm,其直径为~500nm。在ZnO纳米棒这列结构生长的同时,实现铕元素掺杂,得到具有铕元素发光特点的ZnO:Eu纳米棒阵列结构。实现单一ZnO纳米材料没有的红光发射,丰富其发光。结合能带图可以很好的解释其发光机理。该实验方法简单、条件温和,为未来纳米半导体发光材料的工业设计和应用方面提供更多可能。
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