ZnO纳米结构的可控生长及异质结发光特性研究

发布时间：2020-03-30 15:03

【摘要】：ZnO禁带宽度为3.37 eV、室温激子束缚能为60 meV,在低阈值、高效率的紫外电致发光LED以及激光器件方面有较好的应用前景。但是高结晶质量的P型ZnO薄膜难以制备,如何获得高紫外发光亮度的LED是近二十几年来地研究重点。本文采用引入晶种层的方式实现了密度可控的ZnO纳米线制备,并对其光学性质进行表征;合成高紫外发光强度的ZnO基异质结LED,对其进行光电性质进行分析,构建能带模型研究其发光机理。(1)ZnO纳米线的可控生长:通过在GaN衬底上引入晶种层,并经过不同温度地退火,实现ZnO纳米线密度可控生长。晶种层400°C退火后合成的ZnO纳米线密度比未引入晶种层增加了一倍,376 nm处的光致发光强度提高了一倍;晶种层退火温度提高到500°C后,合成的ZnO纳米线密度又增加了八倍,376 nm处的光致发光强度也提高了三倍。实现了ZnO纳米线密度的可控生长。(2)ZnO/ZnS核壳结构的光致发光研究:分别采用固相硫化与化学浴沉积(CBD)合成ZnO/ZnS核壳结构。固相硫化所制备的ZnO/ZnS,引入大量间隙硫原子而引起缺陷光致发光增强,紫外光致发光减弱;采用CBD制备ZnO/ZnS,ZnS在ZnO界面处引入的局域态使光致发光峰位蓝移至376 nm,随着硫化周期数增加,发光强度先增强后减小,硫化4周期ZnO紫外光致发光强度最大,提高了4倍。(3)在以上实验研究的基础上,开展了ZnO异质结发光器件地构建与发光特性研究工作。为实现ZnO基异质结高紫外电致发光,我们结合能带模型设计了GaN/MgO/ZnO/ZnS异质结结构。ZnO薄膜结构的GaN/MgO/ZnO/ZnS异质结,紫外发光强度增加了近26倍。ZnO纳米线结构的GaN/MgO/ZnO NWs/ZnS异质结,异质结的紫外发光强度继续增加了近50倍。最终实现了高紫外发光强度的ZnO基异质结LED的制备,并对异质结的发光机理进行研究。
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进短波长的光电子材料实际应用上意D 占据了较大的市场，但是合成白光形成，单色光合成的白光 LED 更加明素，因此，ZnO 基紫外 LED 成为了研学特性等方面的特性以及高激子束缚能可以域引起研究热潮，首先从理论上分析般与材料的反射以及吸收有关，而反材料的复折射率 n*是用以描述两性能的布拉格反射镜 (DBR) 地设计都得依赖数 k 存在如下关系：n*=n+ik 理论以及实验上获得了 ZnO 晶体的迅速衰减接近零。在带边能量以下，

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制备 ZnO film (薄膜)，从此开的研究现状SiC、GaN、ZnO、AlN 为代困难被攻克后，在半导体照，导致发光器件得阈值电压昂的设备和后期维护，致水平较低，阻碍了技术地激子束缚能相比其热离化能且价格更低廉，从而研究人上合成 ZnO 微晶薄膜的异开了 ZnO 在短波长光电器在蓝宝石上合成的 ZnO，首
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;O482.31

【参考文献】