ZnO本征缺陷调控对其发光和探测器件性能改善的研究

发布时间：2024-05-26 23:54

　　近些年来,半导体材料在生产生活中发挥着越来越重要的作用。ZnO作为一种直接带隙半导体,具有3.37 eV的禁带宽度,60 meV的激子束缚能,强的抗辐射能力,高的电子饱和漂移速率和热稳定性,在紫外发光、激光和探测等光电子器件方面展现出了巨大的应用潜力。但是,由于缺乏高效、稳定的p型掺杂技术,ZnO基p-n同质结型光电子器件的发展受到了严重的阻碍,因此p-GaN/n-ZnO异质结和金属-半导体-金属(MSM)平面结构已分别成为目前ZnO基发光二极管(LED)和紫外光电探测器研究的主流结构,并且取得了长足的进展。众所周知,ZnO材料中的氧空位等本征缺陷常常导致其具有比较高的电导率(与电子浓度与迁移率的乘积成正比),这对其紫外光电子器件的性能产生了严重的影响,如造成p-GaN/n-ZnO异质结的发光并非来自ZnO一侧,ZnO MSM紫外探测器的暗电流极大、信噪比低等问题。针对该难题,本论文通过有效调控ZnO材料中的本征施主缺陷,极大地改善了ZnO基光电子器件的性能,取得的主要成果如下:1、通过调控ZnO薄膜中本征施主缺陷和电子迁移率,实现了p-GaN/n-ZnO异质结LED发光波长和来源的有...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1ZnO材料晶体结构球棍模型

ZnO本征缺陷调控对其发光和探测器件性能改善的研究2Cao[2-4]等人实现了ZnO材料室温随机紫外激光，ZnO材料就引起了人们广泛的注意，同时ZnO材料生长方法多样，生长温度低[5-6]，近些年被国内外学者们广泛研究[7]，除了在紫外发光器件和紫外探测器件[8-11]方面有重要....

图1.2（a）ZnO材料六方晶体结构图;（b）ZnO材料主要晶面结构图

ZnO本征缺陷调控对其发光和探测器件性能改善的研究2Cao[2-4]等人实现了ZnO材料室温随机紫外激光，ZnO材料就引起了人们广泛的注意，同时ZnO材料生长方法多样，生长温度低[5-6]，近些年被国内外学者们广泛研究[7]，除了在紫外发光器件和紫外探测器件[8-11]方面有重要....

图1.3六角纤锌矿ZnO能带结构图

绪论3所以目前所研究的ZnO材料基本上都是六角纤锌矿结构，其相应的空间群为Cv64或P63mc，它的晶格常数分别为a=0.325nm，c=0.521nm，属于理想六方密堆积。ZnO六方晶体结构示意图如图1.2（a）所示，它由两个六方密堆积点阵相互嵌套构成。每一个点阵包含四种原子，....

图1.5在c面蓝宝石衬底上生长的ZnO同质p-n结低温下的EL图谱及其照片

绪论7失配比较大的蓝宝石衬底上制备了p型ZnO薄膜，并构建了ZnO的p-n同质结电致发光器件，后来他们利用氧气和氮气这两种气体作为掺杂源和气源，又成功实现了ZnO的p型掺杂，并制备了电致发光器件。结果如图1.5和1.6所示。这种方法避免了利用比较昂贵的衬底所带来的成本高的问题，为....

本文编号：3982475