外电场辅助CVD法制备ZnO微/纳米线同质P-n结器件及其特性研究

来源 :辽宁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wyoo00oo
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
钙钛矿结构掺杂锰氧化物的研究始于1950年,特别是上世纪90年代其超大磁电阻效应被发现后,此类材料成了科研工作者关注的焦点之一,这是由于它已有的和潜在的应用价值。同时作为一
自激光诞生以来,光与物质的相互作用就引起了人们的浓厚兴趣。飞秒激光的出现,光与物质的相互作用进入了强场领域,微扰理论已不再适用。随着激光技术的发展不断发展,各种理论和实
生物多肽分子在生物体中具有重要的生理作用,在室温下,分子往往以其稳定构象的形式存在。所以探究生物多肽分子的稳定构象具有很高的应用价值。  本文应用ABEEMσπ/MM方法,以
介观输运是研究小尺寸器件的载流子在传输过程中保持它的相位相干情况下的输运。研究介观输运性质对工业,特别是芯片制造业有着很大的影响。最近几年随着微纳米技术的快速发
近年来,随着纳米技术的应用和发展,自旋电子学成为飞速发展的前沿学科领域之一,它是以研究介观和微观尺度范围内自旋极化电子的输运特性(包括自旋极化、自旋相关的散射与自旋弛
宇宙大爆炸理论认为在宇宙形成的最初阶段存在一种极其特殊的物质形态-夸克胶子等离子体(QGP)。格点量子色动力学预言在高温和低重子密度的条件下会产生从普通的强子物质到这