氧化鋅具有成本低廉、制備方法簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)多樣等特點(diǎn),在涂層顏料,太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管和激光器、紫外探測(cè)器等諸多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。但是由于氧化鋅自身結(jié)構(gòu)存在的缺陷,不同的制備方法的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)也大不同,使其在光電器件應(yīng)用方面有一定的局限性。本論文主要利用微波輔助水熱合成法從氧化鋅的生長(zhǎng)環(huán)境變化和后處理?xiàng)l件入手,研究氧化鋅形貌的改變以及發(fā)光特性的變化。具體內(nèi)容如下:（1）生長(zhǎng)溫度對(duì)ZnO性質(zhì)的影響。由XRD和SEM測(cè)試結(jié)果表明,ZnO為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。隨著生長(zhǎng)溫度的升高,ZnO有雜質(zhì)峰出現(xiàn),晶體的晶粒尺寸減小,晶體的結(jié)晶度在變差。95℃時(shí),ZnO的形貌為均勻的棒狀,XRD結(jié)果中無(wú)雜質(zhì)峰出現(xiàn)。PL光譜顯示,溫度會(huì)影響ZnO晶體的缺陷濃度,缺陷濃度隨生長(zhǎng)溫度的升高而增加,這導(dǎo)致可見(jiàn)光發(fā)光峰呈增高趨勢(shì)。對(duì)95℃生長(zhǎng)條件下得到的的ZnO進(jìn)行了變功率ZnO PL發(fā)光特性研究。隨著激發(fā)光功率的增加,ZnO帶邊發(fā)光峰峰位向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向發(fā)生了移動(dòng),并且缺陷發(fā)光峰的發(fā)光強(qiáng)度在減弱。（2）退火溫度對(duì)ZnO性質(zhì)的影響。對(duì)155℃生長(zhǎng)的ZnO樣品在空氣中進(jìn)行退火處理。利用XRD和SEM手段測(cè)量的結(jié)果顯示,退火的... 

【文章來(lái)源】：煙臺(tái)大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體材料的分類

1緒論2其中元素半導(dǎo)體由于揮發(fā)快、熔點(diǎn)高、晶體穩(wěn)定性差等原因，目前只有硅、鍺、硒具有作為半導(dǎo)體材料的應(yīng)用價(jià)值。第三代半導(dǎo)體材料GaN對(duì)工藝和制作設(shè)備要求比較高，生長(zhǎng)溫度一般在1000℃以上，通常以藍(lán)寶石為襯底生長(zhǎng)并且鎵（Ga）元素化合物價(jià)格較高，這些不足使得GaN的廣泛應(yīng)用受到限制。氧化鋅（Zincoxide，ZnO）具有許多與GaN相似的特點(diǎn)，ZnO成為了繼GaN之后的半導(dǎo)體材料方面的新星。ZnO是一種Ⅱ-Ⅵ族化合物，具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，室溫下其激子束縛能達(dá)到60meV（室溫下熱能kBT=25meV）,禁帶寬度為3.37eV。高的激子束縛能有利于實(shí)現(xiàn)高的激子發(fā)射，在短波長(zhǎng)發(fā)光二極管（lightemittingdiode，LED)和短波長(zhǎng)激光器方面有較大的應(yīng)用前景。ZnO與GaN相比：ZnO具有高的激子束縛能，是GaN的2.5倍；ZnO的制備成本低，價(jià)格低廉；ZnO的含量豐富且抗輻射能力更強(qiáng)；ZnO的制備工藝更易于操作。但是，由于ZnO是n型本征半導(dǎo)體其P型摻雜很難實(shí)現(xiàn)。ZnO是寬禁帶半導(dǎo)體，寬禁帶半導(dǎo)體的許多優(yōu)點(diǎn)可以應(yīng)用在不同的領(lǐng)域[3]，如圖1.2所示。圖1.2寬禁帶半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域

1緒論4層為（001）面，ZnO具有沿c軸生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，使得ZnO具有低的介電常數(shù)[5-6]。圖1.3是ZnO晶體的三種結(jié)構(gòu)。（a）巖鹽礦結(jié)構(gòu)（b）閃鋅礦結(jié)構(gòu)（c）纖鋅礦結(jié)構(gòu)圖1.3ZnO晶體結(jié)構(gòu)圖1.2.2ZnO的能帶理論根據(jù)圖1.4所示，導(dǎo)帶最高能級(jí)由Zn4p軌道組成，最低能級(jí)由Zn4s軌道組成；價(jià)帶最低能級(jí)（-20eV）由O2s軌道組成，較高能級(jí)價(jià)帶由O2p和Zn4s、Zn4p軌道混合組成[1]。缺陷或其他能級(jí)可能是由晶體內(nèi)部導(dǎo)帶能級(jí)和價(jià)帶能級(jí)互相作用形成的能級(jí)。ZnO室溫下的禁帶寬度為3.37eV，禁帶寬度與溫度有關(guān)，禁帶寬度Eg與溫度T之間的關(guān)系公式為：EgEgt t t9 t(1.1)通過(guò)對(duì)ZnO的禁帶寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以將ZnO的半導(dǎo)體器件發(fā)光區(qū)域由深紫到可見(jiàn)光區(qū)域，所以ZnO的能帶理論為ZnO在短波長(zhǎng)發(fā)光二極管發(fā)面提供了有力的理論基礎(chǔ)[3]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]二硫化鉬薄膜生長(zhǎng)調(diào)控及光電性質(zhì)測(cè)量[D]. 肖旭凌.湘潭大學(xué) 2019
[4]基于水熱法ZnO納米線生長(zhǎng)機(jī)制的研究[D]. 劉和龍.北京郵電大學(xué) 2019
[5]磁控共濺射制備Cu摻雜ZnO薄膜的微結(jié)構(gòu)、表面形貌和光電特性的研究[D]. 劉永.北京理工大學(xué) 2015
[6]單晶ZnO中雜質(zhì)與缺陷的發(fā)光光譜研究[D]. 李水麗.浙江大學(xué) 2013
[7]水熱法制備過(guò)渡金屬摻雜ZnO及其光學(xué)性質(zhì)研究[D]. 劉明.西北大學(xué) 2011
[8]水熱法制備形貌可控的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)陣列的研究[D]. 李宏宇.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 2011
[9]ZnO納米棒的光致發(fā)光和光響應(yīng)特性研究[D]. 楊倩.浙江大學(xué) 2011



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