磷摻雜ZnO納米線及發(fā)光器件的制備和研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是寬禁帶半導體材料，室溫下的禁帶寬度為3.37eV，具有相對高的激子束縛能60mev，這使得ZnO納米材料成為下一代短波長光電器件的最理想候選材料之一，尤其是在藍紫光發(fā)光二極管(LEDs)和激光器(LDs)等領域中有極好的應用前景和開發(fā)價值。然而，為了實現ZnO基納米光電器件的應用，首先制備出性能良好的n型和p型ZnO納米材料是必不可少的，由于ZnO是本征的n型半導體材料，很容易獲得高質量的n型ZnO納米材料，所以如何獲

2、得p型ZnO納米材料就成為了國內外研究的熱點。
　　 本文針對ZnO研究領域的熱點和難點，利用簡單的化學氣相沉積技術成功的制備出高質量的n－ZnO納米線和p－ZnO納米線，并在此基礎上進行了p－ZnO納米線/n－ZnO納米線/n－Si結構的同質LED器件的制備及其光電性質的研究。取得的主要結果如下：
　　 (1)采用化學氣相沉積法(CVD)，在不使用任何金屬催化劑的條件下，在低阻n－Si(111)襯底上成功制備出不同磷含

3、量的ZnO納米線。通過X射線衍射(XRD)和場發(fā)射的掃描電鏡(FE－SEM)觀察表明，隨著磷含量的增加，ZnO納米線的晶體結構和取向性都開始變差并且納米線頂端會變的更加尖銳。此外，在低溫(20K)光致發(fā)光(PL)光譜中還觀測到了與磷元素相關的中性受主束縛激子發(fā)光峰(A0X)，該發(fā)光峰的強度會隨著磷含量增加而變強，證實了磷元素作為受主摻雜進入ZnO晶格中。
　　 (2)利用化學氣相沉積技術(CVD)，成功在低阻n－Si(111)襯

4、底上制備出p-ZnO納米線/n－ZnO納米線/n－Si結構的同質LED器件。通過X射線衍射(XRD)、場發(fā)射的掃描電鏡(FE-SEM)和低溫(20K)PL對未摻雜和磷摻雜的ZnO納米線進行了晶體結構、表面形貌和光學性質的測試。此外，對于ZnO納米線同質LED器件，通過測試該器件表現出良好的整流特性，并且在40mA的電致發(fā)光譜中，呈現出兩個發(fā)光峰，一個是位于3.18eV的紫外發(fā)光峰，另一個是位于2.39eV可見發(fā)光峰。結果證實了磷摻雜Zn