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氧化锌(ZnO)是宽禁带半导体材料,室温下的禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV,这使得ZnO微/纳米结构在电子器件如场效应晶体管(FETs),紫外光电探测器,紫外(UV)激光器,发光二极管(LED)等器件方面具有广泛的应用前景,成为国内外研究的热点。通常情况下对于未掺杂的ZnO由于氧空位(Vo),锌间隙(Zni)和氢的存在,而显示n型导电特性,很容易获得。然而,p型ZnO材料的制备却是一个挑战,主要原因有两点:(1)受主杂质在ZnO中的固溶度比较低;(2) ZnO中存在诸多本征施主缺陷而导致的自补偿效应。为了实现ZnO基微/纳米器件的应用,性能良好的n型和p型ZnO微/纳米材料是必需要获得的。本论文针对ZnO研究领域的热点和难点,创新的提出将外电场引入到传统的化学气相沉积(CVD)设备中,并制备出了较高质量的ZnO微/纳米线同质p-n结发光二极管,并对其光电特性进行了研究,研究的主要内容如下: (1)采用外电场辅助CVD法,在纵向电压40V的作用下,在低阻n-Si(111)衬底上成功的制备出磷掺杂p-ZnO/n-ZnO纳米线同质结发光二极管,并对纳米线的形貌,结构和光学特性进行了分析。通过扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射电子显微镜(TEM)都观察到了单根纳米线同质结是由直径较粗和直径较细的两部分所构成,且两部分之间存在明显的界限。此外,该器件的I-V特性曲线显示出良好的整流特性,其正向开启电压约为3.4V,反向击穿电压约为6.6V。在正向注入100mA的电流时该器件实现了室温下的电致发光(EL),且在电致发光光谱中观测到了较强的紫外发光和微弱的可见发光。该方法将为ZnO基纳米紫外发光器件的制备提供一种可能。 (2)采用外电场辅助CVD方法,在Si衬底上制备出了大尺寸ZnO微米线(MW)同质结发光二极管阵列。通过控制外加级向电压实现了Sb掺杂p型ZnO微米线沿着未掺杂n型ZnO微米线的连续生长。对Sb掺杂ZnO微米线进行了低温光致发光谱的测量,在光谱图中观测到了与受主Sb掺杂相关强的中性受主束缚激子的发光峰(A0X),自由电子跃迁到受主能级的发光峰(FA)和施主-受主对的发光峰(DAP),并通过计算得到10K下受主束缚能大约为125meV。此外,单根ZnO微米线发光二极管的I-V曲线显示出优异的整流特性,其开启电压大约为3.5V。室温下该器件可以清楚的观测到蓝白光的发射,并且发现电致发光的强度随着注入电流的增加而增强。这种外电场辅助CVD方法为ZnO基p-n结器件的实现提供了一种新的途径。