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ZnO作为新一代直接带隙宽禁带Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,县有优良的光电、导电、压电、气敏、压敏等特性。室温下禁带宽度为337eV,并且激子束缚能高达60meV,可以实现室温下激子发射。因此,ZnO材料被认为是制备室温乃至更高温度下高效率紫蓝光LED和紫外光探测器等光电子器件的优良材料。如何获得高质量、高生长速率、低成本的ZnO晶体,对ZnO商业应用有着重大的意义。 本论文在常压封系统下采用CVT法以C粉作为传输剂生长本征及掺杂ZnO晶体,研究生长过程中实验参数(源温度、温度差、系统内压强)对于ZnO结构和性能的影响。主要研究内容如下: 本征ZnO晶体的生长研究。采用PVT与CVT各自优点相结合的方案,在已建立生长ZnO晶体的PVT系统下实现较低温度下以较高速率生长ZnO晶体,讨论在陶瓷和石墨坩埚里以陶瓷、石墨和蓝宝石衬底上生长ZnO晶体,通过优化实验条件得到具有规则六角外形的ZnO晶体。光学显徽镜、XRD、Raman光谱测试结果表明晶体具有纤锌矿结构,并且沿(002)方向择优生长,最佳生长温度为1050℃。以石墨为衬底生长ZnO晶体,在此温度下生长速率达到0.04mm/h,晶粒尺寸为100μm左右。 ZmO晶体的Cu掺杂生长研究。在可控制备ZnO晶体的基础上,通过在原料中掺入不同比例的CuO粉,制备了不同掺杂浓度的ZnO晶体。EDS检测到Cu元素的存在以及其含量;进而对于不同掺杂浓度的ZnO晶体进行XRD、Raman光谱的表征和导电类型的测试,探讨Cu掺杂氧化锌的生长机理,以及掺杂对其结构和导电类型的影响。结果表明:Cu掺杂并没有改变ZnO晶体的纤锌矿结构,井且都呈现出(002)衍射峰,有较好的c轴择代取向;同时随着Cu掺杂量的增加,(002)衍射峰对应的半高宽先增大后减小,晶体的结晶性先变差后变好;不同掺杂浓度的ZnO晶体导电类型为n型。总之,适当浓度的Cu掺杂可以握高ZnO晶体的质量。