磷掺杂ZnO纳/微米结构的生长及发光器件的研究

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ZnO是Ⅱ-Ⅵ族直接宽带隙半导体材料,其禁带宽度(Eg)是3.37eV,室温下激子结合能较高,为60meV,是实现短波长光电器件的最佳材料。近年来,ZnO纳/微米结构及发光器件的研制已经成为国内外研究的热点内容。本文采用简单CVD方法成功的制备出磷掺杂ZnO纳米线和ZnO微米线,并在此基础上制备了p-ZnO:P纳米线/n-Si结构的异质结和单根Au/ZnO/Al微米线肖特基二极管,并对其特性进行了研究。取得的主要结果如下:(1)采用化学气相沉积方法(CVD),在不使任何金属催化剂的情况下,在低阻n型Si(100)衬底上制备出p-ZnO:P纳米线/n-Si异质结。通过对ZnO:P纳米线的形貌、结构和光学特性的研究结果表明,生长的ZnO:P纳米线结晶质量较好,且沿c轴方向择优生长。此外,在低温10K下的光致发光(PL)光谱中出现了A0X和FA受主发射峰,证实了P作为受主进入到ZnO中。p-ZnO:P纳米线/n-Si异质结器件展现出良好的整流特性,其正向开启电压约为4.2V,反向击穿电压约为6.0V,表明制备的ZnO:P纳米线呈p型导电特性。(2)采用化学气相沉积的方法(CVD),在不使任何金属催化剂的情况下,成功的制备出超长、大尺寸ZnO微米线,并在此基础上构建出单根Au/ZnO/Al微米线肖特基二极管。通过肉眼和光学显微镜可以看出制备出的ZnO微米线分布密集,尺寸较大,其单根微米线长度约为2.5cm,直径约为40μm。此外,该器件显示出具有良好的整流特性,其正向开启电压约为2.9V,反向击穿电压约为3.6V。这种具有良好整流特性的大尺寸ZnO纳/微米线器件的研制,对光电器件的发展有着重要的研究意义。
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