硅基氧化锌纳米晶异质结电致发光性能研究
发布时间：2021-08-25 21:44
ZnO作为光电性能优异的第三代直接带隙半导体,其禁带宽度为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV。本文采用溶胶-凝胶法制备了基于ZnO纳米晶的异质结发光二极管。通过引入电子阻挡层（NiO）、表面修饰层（AZO）和稀土（Er3+）来提高ZnO纳米晶器件的电致发光性能,主要内容如下:（1）使用射频磁控溅射和旋涂方法制备n-ZnO NCs/i-NiO/n-Si同型异质结发光器件。对器件进行电致发光和时间分辨荧光光谱测试,结果表明加入中间层（i-NiO）有效提高了空穴注入效率,使得器件的电致发光强度提高了约六倍。这项工作表明,i-NiO电子阻挡层可以有效地提高n-ZnO NCs/n-Si同型异质结发光器件的性能。（2）提出一种利用和调控ZnO纳米晶的本征缺陷发光来实现ZnO近白光电致发光的方法。使用AZO进行表面修饰,成功将n-ZnO NCs/n-Si发光二极管的发光颜色调节为近白色。相对于红光和蓝光,AZO光谱“剪刀”对绿光的抑制作用更明显。此外,在光致发光谱和电致发光谱中,通过ZnO NCs紫外区域的近带边发射峰的红移,清楚地观察到了量子尺寸效应。（3）采用溶胶-凝胶的方法,分别制备了...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１三种常见的ＺｔｉＯ晶体结构??
而这些本征缺陷在不同的外界条件下的形成能不同，因此在ＺｎＯ内部各种缺??陷的浓度不同。通常情况下，Ｚｎ〇晶体的性质主要受ｖ〇、〇ｉ、ｖＺｌ＾ｎｚｎｉ这四种缺陷的??影响［２２］。图１－２展示了?ＺｎＯ本征缺陷能级在禁带中的位置。虽然理想的ＺｎＯ是绝缘体，??但是由于其自身的生长规律和结构缺陷的原因，即使不掺杂的本征ＺｎＯ仍表现出ｎ型??半导体的特性［２２］。从图中可以看出，除了?ｚｎｉ之外，其余三种均为深能级缺陷。??ＥＣ??ｔ?ｔ?ｔ?ｔ?ｔ??４?１１１?Ｉ??Ｚｎｉ－＝０．２２ｅＶ?；?；?；?；??ＩＩＩ?Ｉ??一士。、，?丨?！?Ｅｇ＝３．３７ｅＶ??０＾２．２８ｅＶ?ｉ?Ｉ?ｙ??、，十Ｍ＇，?Ｖｎ？＝２．４７ｅＶ??ＶＺｎ＾３．０６ｅＶ?０??ＥＶ??图１－２理想ＺｎＯ缺陷能级在禁带中的位置??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｅ?ｄｅｆｅｃｔ?ｌｅｖｅｌ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｂａｎｄ?ｏｆ?ｉｄｅａｌ?ＺｎＯ??１．２．４?ＺｎＯ材料的制备方法??ＺｎＯ纳米结构的制备方法主要有水热法、溶胶－凝胶法、气相输运法、磁控濺射法、??分子束外延和热蒸发等。本文采用溶胶－凝胶法制备ＺｎＯ纳米晶，磁控溅射法分别制备??３??
水相溶胶－凝胶工艺来制备高质量的稀土掺杂ＺｎＯ纳米晶薄膜材料，并研究它们在硅基??电致发光器件方面的应用。??磁控溅射法是常见的薄膜制备方法。其原理如图１－３所示，磁控溅射制备薄膜主要??分为以下步骤：（１）电子在外加电场的作用下，飞向基板，碰撞Ａｒ原子，使其电离失??去电子变成Ａｒ＋；?（２）在电场的作用下，Ａｒ＋被加速并以高能量轰击靶材表面发生溅射，??其中发生溅射的中性靶原子或者分子沉积在基片上，从而形成薄膜；（３）与Ａｒ＋—同产??生的二次电子同时受到电场和磁场的作用，其运动轨迹被束缚和延长，在靶材表面附近??的等离子区域内不断地与Ａｒ原子发生碰撞产生更多的Ａｒ＋，从而提高了电子对Ａｒ原子??的电离几率，有效的利用电子的能量，实现高的薄膜沉积速率。（４）随着碰撞次数的增??力口，二次电子能量消耗殆尽，渐渐远离靶面，最后落在衬底上。其优点也很突出，如：
【参考文献】：
硕士论文
[1]Er掺杂ZnO稳定性和光电性质的第一性原理研究[D]. 蒙之森.广西大学 2017
本文编号：3362908
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１三种常见的ＺｔｉＯ晶体结构??
而这些本征缺陷在不同的外界条件下的形成能不同，因此在ＺｎＯ内部各种缺??陷的浓度不同。通常情况下，Ｚｎ〇晶体的性质主要受ｖ〇、〇ｉ、ｖＺｌ＾ｎｚｎｉ这四种缺陷的??影响［２２］。图１－２展示了?ＺｎＯ本征缺陷能级在禁带中的位置。虽然理想的ＺｎＯ是绝缘体，??但是由于其自身的生长规律和结构缺陷的原因，即使不掺杂的本征ＺｎＯ仍表现出ｎ型??半导体的特性［２２］。从图中可以看出，除了?ｚｎｉ之外，其余三种均为深能级缺陷。??ＥＣ??ｔ?ｔ?ｔ?ｔ?ｔ??４?１１１?Ｉ??Ｚｎｉ－＝０．２２ｅＶ?；?；?；?；??ＩＩＩ?Ｉ??一士。、，?丨?！?Ｅｇ＝３．３７ｅＶ??０＾２．２８ｅＶ?ｉ?Ｉ?ｙ??、，十Ｍ＇，?Ｖｎ？＝２．４７ｅＶ??ＶＺｎ＾３．０６ｅＶ?０??ＥＶ??图１－２理想ＺｎＯ缺陷能级在禁带中的位置??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｅ?ｄｅｆｅｃｔ?ｌｅｖｅｌ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｂａｎｄ?ｏｆ?ｉｄｅａｌ?ＺｎＯ??１．２．４?ＺｎＯ材料的制备方法??ＺｎＯ纳米结构的制备方法主要有水热法、溶胶－凝胶法、气相输运法、磁控濺射法、??分子束外延和热蒸发等。本文采用溶胶－凝胶法制备ＺｎＯ纳米晶，磁控溅射法分别制备??３??
水相溶胶－凝胶工艺来制备高质量的稀土掺杂ＺｎＯ纳米晶薄膜材料，并研究它们在硅基??电致发光器件方面的应用。??磁控溅射法是常见的薄膜制备方法。其原理如图１－３所示，磁控溅射制备薄膜主要??分为以下步骤：（１）电子在外加电场的作用下，飞向基板，碰撞Ａｒ原子，使其电离失??去电子变成Ａｒ＋；?（２）在电场的作用下，Ａｒ＋被加速并以高能量轰击靶材表面发生溅射，??其中发生溅射的中性靶原子或者分子沉积在基片上，从而形成薄膜；（３）与Ａｒ＋—同产??生的二次电子同时受到电场和磁场的作用，其运动轨迹被束缚和延长，在靶材表面附近??的等离子区域内不断地与Ａｒ原子发生碰撞产生更多的Ａｒ＋，从而提高了电子对Ａｒ原子??的电离几率，有效的利用电子的能量，实现高的薄膜沉积速率。（４）随着碰撞次数的增??力口，二次电子能量消耗殆尽，渐渐远离靶面，最后落在衬底上。其优点也很突出，如：
【参考文献】：
硕士论文
[1]Er掺杂ZnO稳定性和光电性质的第一性原理研究[D]. 蒙之森.广西大学 2017
本文编号：3362908
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