MOCVD法可控生長(zhǎng)磷摻雜ZnO量子點(diǎn)及其性能研究.pdf

1、ZnO是一種直接寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料，室溫下的禁帶寬度為3.37 eV，激子束縛能高達(dá)60 meV，是一種很有前途的光電子器件材料。ZnO量子點(diǎn)作為新型的半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料具有特殊的光電學(xué)性能，由于其明顯的量子尺寸效應(yīng)，在藍(lán)紫光器件和電子器件上展示出誘人的應(yīng)用前景，如量子點(diǎn)激光器，單電子隧穿器件。因此，對(duì)ZnO量子點(diǎn)的研究是非常有意義的工作，成為前沿課題而越來(lái)越受到人們的重視。 要想最終做成器件，需要分布均勻，密度、尺寸能按意愿

2、控制的ZnO量子點(diǎn)材料，并且能夠通過(guò)摻雜等手段調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的性能，因此提高QDs的尺寸分布均勻度、改善量子點(diǎn)的電學(xué)性能成為重要的研究方向。研究的磷摻雜調(diào)節(jié)ZnO量子點(diǎn)的電學(xué)性能對(duì)量子點(diǎn)器件的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。 本文系統(tǒng)地概述了量子點(diǎn)的基本特征，總結(jié)了ZnO量子點(diǎn)的制備技術(shù)和生長(zhǎng)機(jī)理，并概括了量子點(diǎn)的基本性能、摻雜現(xiàn)狀及應(yīng)用前景。采用MOCVD設(shè)備在Si(100)襯底上制備出了ZnO及ZnO：P量子點(diǎn)，研究了ZnO量子點(diǎn)的生長(zhǎng)機(jī)

3、理和可控生長(zhǎng)，著重于探索ZnO：P量子點(diǎn)的基本性能及摻雜機(jī)理分析。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)ZnO量子點(diǎn)的應(yīng)用具有重要的意義，目前國(guó)際上還沒(méi)有關(guān)于ZnO：P量子點(diǎn)的報(bào)道。 通過(guò)多種分析測(cè)試手段和理論分析，研究?jī)?nèi)容如下： 1.采用MOCVD方法，以Si(100)為襯底，在一定條件下生長(zhǎng)出高質(zhì)量的ZnO量子點(diǎn)材料。XRD顯示ZnO量子點(diǎn)具有(002)衍射峰，并且TEM圖可以看出ZnO量子點(diǎn)具有很好的原子排列。ZnO量子點(diǎn)的光致發(fā)光譜峰相對(duì)于

4、ZnO薄膜藍(lán)移了3.7 nm，顯示出量子約束效應(yīng)。 2.研究了利用MOCVD在不同生長(zhǎng)條件控制ZnO量子點(diǎn)的尺寸和密度及均勻性。具體分析了最佳襯底溫度460℃下，生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)ZnO量子點(diǎn)尺寸及密度的影響。 3.通過(guò)對(duì)不同尺寸ZnO量子點(diǎn)的PL譜分析，發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)的尺寸越小，PL譜峰位藍(lán)移越大，驗(yàn)證了量子尺寸效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ZnO量子點(diǎn)光學(xué)性能的控制。 4.以高純五氧化二磷粉末作為磷摻雜源，首次采用MOCVD方法在Si(