ZnO发光效率提升机制研究及ZnO/ZnMgO多量子阱发光器件研制
发布时间：2021-01-12 22:44
氧化锌（ZnO）优异的光电性能使其在短波长光电器件领域有着广阔的应用前景。然而目前所制备的ZnO基发光器件仍然面临着效率低、不稳定等问题,难以满足应用需求。提高ZnO材料和器件的发光性能一直是本研究领域努力的方向。本文以此为主旨,开展以下3部分工作。1.采用射频等离子体辅助分子束外延（Plasma assisted Molecular Beam Epitaxy,P-MBE）技术制备ZnO、p-ZnO:Na薄膜及非极性ZnO/ZnMgO多量子阱（Multiple Quantum Wells,MQWs）,在其表面溅射Pt纳米颗粒后,光致发光（Photoluminescence,PL）谱中带边发光分别增强60、10和20倍,MQWs的内量子效率从1.8%提高至12%。低温PL等研究证实发光性能提升机制为带边发光与表面等离激元（Surface Plasmons SPs）耦合增强和电子转移过程引起的缺陷能级复合向带边发光转变。2.ZnO的p型掺杂技术尚不能达到应用需求,p型层低效注入仍是导致器件发光弱、发光效率低的主要原因之一。本文从ZnMgBeO四元合金的能带结构以及薄膜结构性能角度出发,分析...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
第二章 文献综述
2.1 ZnO的基本性质
2.1.1 ZnO的晶体结构
2.1.2 ZnO的能带结构
2.1.3 ZnO的光学性能
2.1.4 ZnO的电学性能
2.2 ZnO的p型导电
2.2.1 非掺杂p型ZnO
2.2.2 受主元素掺杂
2.2.3 共掺杂
2.3 ZnO的能带工程及其p型掺杂
2.3.1 ZnO的能带工程
2.3.2 势垒材料的p型掺杂
2.4 ZnO基发光器件
2.4.1 同质结
2.4.2 异质结
2.4.3 多量子阱有源层器件
2.5 金属表面等离激元增强ZnO发光
2.5.1 金属表面等离激元简介
2.5.2 金属表面等离激元增强ZnO材料发光研究进展
2.6 本文的研究思路
第三章 实验原理、生长工艺及测试表征手段
3.1 实验设备
3.1.1 分子束外延
3.1.2 离子溅射
3.1.3 电子束蒸发
3.1.4 快速热退火炉
3.2 生长工艺
3.2.1 MBE原材料
3.2.2 衬底清洗和预处理
3.2.3 外延生长工艺
3.3 测试表征手段
第四章 Pt纳米颗粒增强ZnO光致发光研究
4.1 前言
4.2 Pt纳米颗粒提高ZnO发光性能的机制分析
4.2.1 ZnO薄膜的结构与性能表征
4.2.2 Pt纳米颗粒对ZnO薄膜发光性能的影响
4.2.3 Pt纳米颗粒提高ZnO发光性能的机制
4.3 Pt纳米颗粒提高p-ZnO薄膜发光性能
4.3.1 p-ZnO薄膜的制备及性能表征
4.3.2 Pt纳米颗粒提高p-ZnO薄膜发光性能
4.4 Pt纳米颗粒提高非极性ZnO/ZnMgO多量子阱的发光性能
4.4.1 非极性ZnO/ZnMgO多量子阱的制备及其发光性能
4.4.2 Pt提高非极性ZnO/ZnMgO多量子阱内量子效率
4.5 本章小结
第五章 Be辅助ZnMgO合金p型掺杂机制研究
5.1 前言
5.2 ZnMgBeO能带结构研究
5.2.1 能带带阶测试方法和原理
5.2.2 ZnMgO/ZnMgBeO异质结能带带阶
5.3 Be源温度对ZnMgBeO薄膜性能的影响
5.3.1 ZnMgBeO薄膜制备及结构表征
5.3.2 ZnMgBeO薄膜表面形貌分析
5.3.3 ZnMgBeO薄膜光电性能分析
5.4 本章小结
第六章 ZnO/ZnMgO多量子阱有源层发光器件研制
6.1 前言
6.2 p-GaN衬底的结构性能表征
6.2.1 晶体质量
6.2.2 表面形貌
6.2.3 电学性能
6.2.4 光学性能
6.3 p-GaN上外延生长ZnO薄膜
6.3.1 氧流量对ZnO外延薄膜质量的影响
6.3.2 缓冲层对ZnO外延薄膜质量的影响
6.3.3 Zn源温度对ZnO外延薄膜质量的影响
6.4 ZnO/ZnMgO多量子阱器件研制
6.4.1 ZnMgO薄膜的制备
6.4.2 ZnO/ZnMgO多量子阱的制备
6.4.3 ZnO/ZnMgO多量子阱器件
6.5 本章小结
第七章 结论
7.1 全文总结
7.2 本文主要创新点
7.3 未来工作展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读博士学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]p-GaN表面制备低阻欧姆接触电极的几个关键问题[J]. 李鸿渐,石瑛,蒋昌忠. 功能材料. 2008(01)
[2]GaN基器件中的欧姆接触[J]. 邵庆辉,叶志镇,黄靖云. 材料导报. 2003(03)
博士论文
[1]稳定的锂氮共掺杂p型氧化锌及其光电器件研究[D]. 申赫.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]Sb掺杂制备p-ZnO及Si衬底Zn1-XMgxO外延薄膜和ZnMgO/ZnO量子阱的研究[D]. 潘新花.浙江大学 2010
硕士论文
[1]P型GaN欧姆接触特性研究[D]. 吕玲.西安电子科技大学 2008
本文编号：2973684
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
第二章 文献综述
2.1 ZnO的基本性质
2.1.1 ZnO的晶体结构
2.1.2 ZnO的能带结构
2.1.3 ZnO的光学性能
2.1.4 ZnO的电学性能
2.2 ZnO的p型导电
2.2.1 非掺杂p型ZnO
2.2.2 受主元素掺杂
2.2.3 共掺杂
2.3 ZnO的能带工程及其p型掺杂
2.3.1 ZnO的能带工程
2.3.2 势垒材料的p型掺杂
2.4 ZnO基发光器件
2.4.1 同质结
2.4.2 异质结
2.4.3 多量子阱有源层器件
2.5 金属表面等离激元增强ZnO发光
2.5.1 金属表面等离激元简介
2.5.2 金属表面等离激元增强ZnO材料发光研究进展
2.6 本文的研究思路
第三章 实验原理、生长工艺及测试表征手段
3.1 实验设备
3.1.1 分子束外延
3.1.2 离子溅射
3.1.3 电子束蒸发
3.1.4 快速热退火炉
3.2 生长工艺
3.2.1 MBE原材料
3.2.2 衬底清洗和预处理
3.2.3 外延生长工艺
3.3 测试表征手段
第四章 Pt纳米颗粒增强ZnO光致发光研究
4.1 前言
4.2 Pt纳米颗粒提高ZnO发光性能的机制分析
4.2.1 ZnO薄膜的结构与性能表征
4.2.2 Pt纳米颗粒对ZnO薄膜发光性能的影响
4.2.3 Pt纳米颗粒提高ZnO发光性能的机制
4.3 Pt纳米颗粒提高p-ZnO薄膜发光性能
4.3.1 p-ZnO薄膜的制备及性能表征
4.3.2 Pt纳米颗粒提高p-ZnO薄膜发光性能
4.4 Pt纳米颗粒提高非极性ZnO/ZnMgO多量子阱的发光性能
4.4.1 非极性ZnO/ZnMgO多量子阱的制备及其发光性能
4.4.2 Pt提高非极性ZnO/ZnMgO多量子阱内量子效率
4.5 本章小结
第五章 Be辅助ZnMgO合金p型掺杂机制研究
5.1 前言
5.2 ZnMgBeO能带结构研究
5.2.1 能带带阶测试方法和原理
5.2.2 ZnMgO/ZnMgBeO异质结能带带阶
5.3 Be源温度对ZnMgBeO薄膜性能的影响
5.3.1 ZnMgBeO薄膜制备及结构表征
5.3.2 ZnMgBeO薄膜表面形貌分析
5.3.3 ZnMgBeO薄膜光电性能分析
5.4 本章小结
第六章 ZnO/ZnMgO多量子阱有源层发光器件研制
6.1 前言
6.2 p-GaN衬底的结构性能表征
6.2.1 晶体质量
6.2.2 表面形貌
6.2.3 电学性能
6.2.4 光学性能
6.3 p-GaN上外延生长ZnO薄膜
6.3.1 氧流量对ZnO外延薄膜质量的影响
6.3.2 缓冲层对ZnO外延薄膜质量的影响
6.3.3 Zn源温度对ZnO外延薄膜质量的影响
6.4 ZnO/ZnMgO多量子阱器件研制
6.4.1 ZnMgO薄膜的制备
6.4.2 ZnO/ZnMgO多量子阱的制备
6.4.3 ZnO/ZnMgO多量子阱器件
6.5 本章小结
第七章 结论
7.1 全文总结
7.2 本文主要创新点
7.3 未来工作展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读博士学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]p-GaN表面制备低阻欧姆接触电极的几个关键问题[J]. 李鸿渐,石瑛,蒋昌忠. 功能材料. 2008(01)
[2]GaN基器件中的欧姆接触[J]. 邵庆辉,叶志镇,黄靖云. 材料导报. 2003(03)
博士论文
[1]稳定的锂氮共掺杂p型氧化锌及其光电器件研究[D]. 申赫.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]Sb掺杂制备p-ZnO及Si衬底Zn1-XMgxO外延薄膜和ZnMgO/ZnO量子阱的研究[D]. 潘新花.浙江大学 2010
硕士论文
[1]P型GaN欧姆接触特性研究[D]. 吕玲.西安电子科技大学 2008
本文编号：2973684
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2973684.html
