【摘 要】
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氧化锌（ZnO）是一种Ⅱ-Ⅵ族直接宽带隙半导体材料,具有稳定丰富的低维结构、优异的室温激子稳定性和易掺杂调控的电学性能,在电致发光和紫外探测领域极具应用潜力。目前由于缺乏高效、稳定的p型ZnO,n-ZnO/p-GaN异质结成为ZnO基光电器件研究的主流结构。但ZnO材料中的氧空位等本征缺陷对其光电子器件的性能产生了严重的影响,本论文试图通过In和Ga的共掺杂以及引入石墨烯量子点（GQDs）来解决这
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氧化锌（ZnO）是一种Ⅱ-Ⅵ族直接宽带隙半导体材料,具有稳定丰富的低维结构、优异的室温激子稳定性和易掺杂调控的电学性能,在电致发光和紫外探测领域极具应用潜力。目前由于缺乏高效、稳定的p型ZnO,n-ZnO/p-GaN异质结成为ZnO基光电器件研究的主流结构。但ZnO材料中的氧空位等本征缺陷对其光电子器件的性能产生了严重的影响,本论文试图通过In和Ga的共掺杂以及引入石墨烯量子点（GQDs）来解决这些问题。本文釆用低温水热法在p-GaN衬底上生长了ZnO纳米结构,首先探究了In+Ga共掺杂对ZnO的生长行为以及n-ZnO纳米棒（NRs）/p-GaN异质结光电特性的影响;其次通过两种不同的方式把GQDs结合到ZnO纳米结构上,并探讨了GQDs对ZnO纳米结构微观形貌和光学性质的影响。取得的主要成果如下:1.本文通过低温水热法在p-GaN上合成了In+Ga共掺杂的ZnO纳米棒。X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和X-射线能量色谱仪（EDS）分析结果表明,In和Ga已经很好地固溶到ZnO内部。In和Ga共掺杂引起ZnO晶格常数增大,导致（002）峰向衍射角减小的方向偏移。同时,ZnO NRs的光学性质也受到了In和Ga共掺杂的影响。相对于未掺杂ZnO NRs,共掺杂之后ZnO的紫外发射峰出现了轻微的红移,这可能是表面共振和带隙重整效应的综合作用。随着In+Ga共掺杂浓度的增加,ZnO NRs的直径减小,密度增加,n-ZnO NRs/p-GaN异质结的电导率有所增加。2.本文通过两种不同的方式把GQDs结合到ZnO纳米结构上:（1）在ZnO纳米结构的生长溶液中引入GQDs;（2）在生长好的ZnO样品上旋涂不同层数GQDs。SEM结果表明,生长溶液中加入GQDs会促使ZnO从棒状向片状结构转变,而旋涂GQDs并没有改变其原先的棒状结构。XRD、傅里叶红外吸收光谱（FTIR）和XPS光谱分析结果表明,GQDs已经成功地和ZnO纳米结构进行了结合。GQDs的加入也影响了ZnO的光学性质。紫外-可见光谱表明,GQDs加入方式不同,其对ZnO带隙的影响也不同。在生长溶液中加入GQDs会使ZnO的带隙增大;而在ZnO样品上旋涂GQDs,随着旋涂层数的增加,却使其带隙从3.23 eV降低到3.14 eV。
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