Ga摻雜ZnO納米棒陣列的制備與光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、ZnO作為直接帶隙半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度為3.37 eV，激子束縛能為60 meV，在藍(lán)紫光發(fā)光二極管（LEDs）、激光器（LDs）、光電探測器等短波長光電器件領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。而獲得高質(zhì)量的n型或p型ZnO材料以構(gòu)成性能良好的ZnO基p-n結(jié)，就成為了其在光電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用的前提之一。為實現(xiàn)此目的，通常采用的方法是對ZnO材料進(jìn)行摻雜改性。本文重點圍繞低維ZnO納米材料的可控生長及n型摻雜來展開研究工作。
　　 本文主

2、要采用無催化劑熱蒸發(fā)法在p-Si襯底上制備了Ga摻雜以及Si摻雜的ZnO納米棒陣列結(jié)構(gòu)。利用X射線衍射儀、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線電子能譜儀、熒光分光分度計及美國Radiant公司premierⅡ鐵電測試系統(tǒng)等測試手段分析了摻雜物對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)、電學(xué)及其成分等多方面性能的影響。具體研究內(nèi)容如下：
　　 （1）工藝條件的完善。研究了管內(nèi)壓強的穩(wěn)定性、載氣流量、襯底溫度對ZnO納米棒陣列形貌的影響。

3、r>　　 （2）利用無催化劑熱蒸發(fā)法，以不同摩爾比例的ZnO和Ga2O3粉末作為源物質(zhì)，并以p-Si（100）為襯底，制備了不同Ga摻雜濃度的ZnO納米棒陣列。著重研究了待蒸發(fā)物中Ga2O3的濃度的改變對產(chǎn)物光致發(fā)光性能的影響。并在此基礎(chǔ)上分別以Au和Ti/Au為p區(qū)和n區(qū)電極制備了n-ZnO/i-ZnO/p-Si異質(zhì)結(jié)二極管結(jié)構(gòu)，并測量了其電流-電壓（Ⅰ-Ⅴ）特性。測試結(jié)果表明電極與n-ZnO之間均表現(xiàn)出良好的歐姆接觸特性，且所得異

4、質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出典型的二極管整流特性。同時，源物質(zhì)中Ga2O3比例的增加大大提高了樣品的電學(xué)性質(zhì)。
　　 （3）采用同樣的方法，以分析純ZnO粉料為源物質(zhì)，得到了Si摻雜的ZnO納米棒陣列。通過其光致發(fā)光譜可知，Si摻雜導(dǎo)致了紫外（UV）發(fā)光峰向長波長移動，且引入了綠光發(fā)光峰。經(jīng)分析認(rèn)為該變化的發(fā)生是由于Si的摻入在ZnO中引入了大量的深能級缺陷。此外，電學(xué)性能測試表明，由該種材料構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)同樣具有整流特性。這對采用集成工藝在Si片