单根氧化锌微米线基电致发光研究
发布时间：2021-01-20 15:49
随着光电子集成、光互联、光集成的迅速发展,对微纳光电器件的需求更加迫切。氧化锌（ZnO）作为II-VI族直接宽带隙半导体材料具有六角纤锌矿结构,室温下其禁带宽度为3.37 eV,激子结合能高达60 meV,远大于室温热离化能（26 meV）,且具有丰富的微纳结构,抗辐射性强、原材料丰富、低毒环保等特点。近年来ZnO微纳米线基发光器件取得了长足的进展。本论文围绕ZnO微米线基结构的可控性生长和掺杂展开研究,并对ZnO微米线基的发光器件进行了探索,取得了如下创新性成果:1.改变镓（Ga）掺杂浓度实现对Zn O微米线基电致发光器件发光光谱的调节,实现了发光波长从490 nm到700 nm波段可调的可见光区的单根Ga掺杂ZnO微米线电致发光器件。这种发光机制是来自于微米线中热辅助的离子输运。2.对于单根微米线器件采用金（Au）纳米颗粒修饰的方式,特别是采用模板蒸镀的方式对微米线进行周期性修饰,获得了可控的周期性阵列的双色发光,发光波长位于500 nm和600 nm附近。这种Au纳米颗粒调制的发光可归因于金属纳米颗粒的表面等离子体的调制。3.采用CVD方法合成了可靠并可重复的p型锑（Sb）掺杂Z...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 ZnO基材料的基本性质
1.3 ZnO材料研究进展
1.3.1 ZnO光泵浦紫外激光
1.3.2 ZnO材料电泵浦激光器件研究进展
1.3.3 ZnO电致发光器件研究进展
1.4 本论文选题依据和研究内容
第2章 ZnO材料制备方法以及表征手段
2.1 引言
2.2 材料制备方法
2.2.1 磁控溅射
2.2.2 化学气相沉积
2.2.3 水热法
2.2.4 电化学沉积法
2.2.5 金属有机物化学气相沉积
2.2.6 分子束外延技术
2.3 材料表征方法
2.3.1 X射线衍射
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 微区光致发光谱
2.4 本章小结
第3章 基于单根Ga掺杂ZnO微米线发光研究
3.1 引言
3.2 低掺杂浓度ZnO可见光区的电致发光器件
3.2.1 截面为六边形Ga掺杂ZnO微米线可控生长
3.2.2 Ga掺杂ZnO微米线的表征
3.2.3 单根Ga掺杂ZnO微米线在可见光区的电致发光研究
3.2.4 单根Ga掺杂ZnO微米线电致发光的物理机制
3.3 Ga重掺杂ZnO近红外光区电致发光器件
3.3.1 Ga重掺杂ZnO微米线合成
3.3.2 Ga重掺杂ZnO微米线表征
3.3.3 单根Ga重掺杂ZnO微米线的近红外电致发光及机理
3.4 小结
第4章 Au等离子体调制单根Ga掺杂ZnO微米线发光研究
4.1 引言
4.2 金属纳米粒子等离激元
4.3 金属纳米颗粒修饰的Ga掺杂微米线与未修饰微米线发光器件
4.3.1 Au纳米颗粒对微米线的修饰
4.3.2 金属纳米颗粒修饰前后发光器件对比
4.4 阵列可控的阵列式发光
4.5 不同尺度金属纳米颗粒与不同电压下阵列器件的电致发光研究
4.6 本章小结
第5章 基于p-ZnO微米线与n-ZnO薄膜同质结发光研究
5.1 引言
5.2 截面为四边形Sb掺杂p-ZnO微米线的合成
5.2.1 ZnO籽晶层制备
5.2.2 Sb掺杂四边形ZnO微米线的生长
5.2.3 Sb掺杂四边形ZnO微米线的形貌以及光电性质研究
5.3 基于单根Sb掺杂微米线的电致发光器件研究
5.4 p型Sb掺杂ZnO微米线与n型ZnO薄膜的p-n结发光器件研究
5.4.1 n型ZnO薄膜制备
5.4.2 n型ZnO薄膜表征以及电学测试
5.4.3 基于p型Sb掺杂ZnO微米线与n-ZnO薄膜同质结发光器件
5.5 小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：2989325
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 ZnO基材料的基本性质
1.3 ZnO材料研究进展
1.3.1 ZnO光泵浦紫外激光
1.3.2 ZnO材料电泵浦激光器件研究进展
1.3.3 ZnO电致发光器件研究进展
1.4 本论文选题依据和研究内容
第2章 ZnO材料制备方法以及表征手段
2.1 引言
2.2 材料制备方法
2.2.1 磁控溅射
2.2.2 化学气相沉积
2.2.3 水热法
2.2.4 电化学沉积法
2.2.5 金属有机物化学气相沉积
2.2.6 分子束外延技术
2.3 材料表征方法
2.3.1 X射线衍射
2.3.2 扫描电子显微镜
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 微区光致发光谱
2.4 本章小结
第3章 基于单根Ga掺杂ZnO微米线发光研究
3.1 引言
3.2 低掺杂浓度ZnO可见光区的电致发光器件
3.2.1 截面为六边形Ga掺杂ZnO微米线可控生长
3.2.2 Ga掺杂ZnO微米线的表征
3.2.3 单根Ga掺杂ZnO微米线在可见光区的电致发光研究
3.2.4 单根Ga掺杂ZnO微米线电致发光的物理机制
3.3 Ga重掺杂ZnO近红外光区电致发光器件
3.3.1 Ga重掺杂ZnO微米线合成
3.3.2 Ga重掺杂ZnO微米线表征
3.3.3 单根Ga重掺杂ZnO微米线的近红外电致发光及机理
3.4 小结
第4章 Au等离子体调制单根Ga掺杂ZnO微米线发光研究
4.1 引言
4.2 金属纳米粒子等离激元
4.3 金属纳米颗粒修饰的Ga掺杂微米线与未修饰微米线发光器件
4.3.1 Au纳米颗粒对微米线的修饰
4.3.2 金属纳米颗粒修饰前后发光器件对比
4.4 阵列可控的阵列式发光
4.5 不同尺度金属纳米颗粒与不同电压下阵列器件的电致发光研究
4.6 本章小结
第5章 基于p-ZnO微米线与n-ZnO薄膜同质结发光研究
5.1 引言
5.2 截面为四边形Sb掺杂p-ZnO微米线的合成
5.2.1 ZnO籽晶层制备
5.2.2 Sb掺杂四边形ZnO微米线的生长
5.2.3 Sb掺杂四边形ZnO微米线的形貌以及光电性质研究
5.3 基于单根Sb掺杂微米线的电致发光器件研究
5.4 p型Sb掺杂ZnO微米线与n型ZnO薄膜的p-n结发光器件研究
5.4.1 n型ZnO薄膜制备
5.4.2 n型ZnO薄膜表征以及电学测试
5.4.3 基于p型Sb掺杂ZnO微米线与n-ZnO薄膜同质结发光器件
5.5 小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：2989325
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