p型準(zhǔn)一維ZnSe納米結(jié)構(gòu)可控?fù)诫s及納米異質(zhì)結(jié)器件的研究.pdf

1、硒化鋅(ZnSe,Eg=2.7eV)是一種重要的II-VI族寬禁帶半導(dǎo)體,其納米結(jié)構(gòu)具有顯著的光電特性,有望在發(fā)光、光伏以及光電探測(cè)器等光電子器件中廣泛應(yīng)用。但ZnSe的自補(bǔ)償效應(yīng)常導(dǎo)致其產(chǎn)生單極性n型導(dǎo)電行為。目前僅有少量ZnSe納米材料p型摻雜的成功報(bào)道(P、B等元素),且還存在摻雜濃度低、可控性差等問(wèn)題,尚需深入研究。此外Si是目前微電子產(chǎn)業(yè)的支柱材料,但其為間接帶隙半導(dǎo)體,在光電子器件方面的研究受限?；赟i/II-VI族異質(zhì)結(jié)

2、的光電子器件不僅可以與現(xiàn)有硅工藝兼容,并有可能促進(jìn)硅基光電集成的發(fā)展。因此ZnSe的p型摻雜及ZnSe/Si納米異質(zhì)結(jié)具有重要的研究意義。
　　本論文通過(guò)Ag元素原位摻雜成功了實(shí)現(xiàn)ZnSe納米線的p型摻雜,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建多種結(jié)構(gòu)的ZnSe/Si納米異質(zhì)結(jié),并測(cè)試研究了異質(zhì)結(jié)的光電特性,探索其在光電子方面的應(yīng)用。具體取得成果主要如下:
　　1.以Ag2S為摻雜源,通過(guò)熱蒸發(fā)的方法合成了p型ZnSe:Ag納米線。獲得的ZnSe納

3、米線為單晶閃鋅礦結(jié)構(gòu),沿[111]方向生長(zhǎng),尺寸均一,直徑約為50-300nm,長(zhǎng)度可達(dá)幾十到上百微米。
　　2.通過(guò)控制Ag元素?fù)诫s濃度,ZnSe納米線的電導(dǎo)率可以在9個(gè)量級(jí)內(nèi)調(diào)控,其電輸運(yùn)特性為顯著的p型,空穴濃度可達(dá)2.1×1019cm-3。基于ZnSe:AgNW/ITO的肖特基結(jié)整流效應(yīng)卓越,整流比大于107,理想因子約為1.29(320K)。
　　3.探索構(gòu)建三種結(jié)構(gòu)的ZnSe/Si納米異質(zhì)結(jié),并研究其光電性能。<

4、br>　　a.通過(guò)在n型硅片上平行排布ZnSe:Ag納米線陣列,并以約200nm厚的PMMA作為絕緣層的方式構(gòu)造ZnSe/Si異質(zhì)結(jié)。該異質(zhì)結(jié)具有優(yōu)良光伏性能,填充因子、轉(zhuǎn)換效率分別高達(dá)61％、1.04%。
　　b.通過(guò)在n型Si襯底上直接生長(zhǎng)p型ZnSe納米線的方法制備了ZnSe/Si納米異質(zhì)結(jié)。其在可見(jiàn)光下,明暗電流比大于103,響應(yīng)時(shí)間小于0.1s,并且其光伏性能優(yōu)越,填充因子、轉(zhuǎn)換效率分別為24%、0.89%。