【摘 要】
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近年来,ZnO材料受到了人们的广泛关注,因为其不仅与已经成功商业应用的GaN具有许多相似的性能,而且还表现出了高透明性、压电性和宽禁带导电性等多种特性,这也使得其更适合应用于传感器和光电器件中。目前,ZnO已经在光电子学、生物学、医学和自旋电子学等方向上得到了许多发展,但是若想进一步释放这种材料的潜力,就必须要更好地解决其掺杂过程中存在的不对称性问题。在许多过渡金属氧化物和半导体化合物体系中,不同
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近年来,ZnO材料受到了人们的广泛关注,因为其不仅与已经成功商业应用的GaN具有许多相似的性能,而且还表现出了高透明性、压电性和宽禁带导电性等多种特性,这也使得其更适合应用于传感器和光电器件中。目前,ZnO已经在光电子学、生物学、医学和自旋电子学等方向上得到了许多发展,但是若想进一步释放这种材料的潜力,就必须要更好地解决其掺杂过程中存在的不对称性问题。在许多过渡金属氧化物和半导体化合物体系中,不同晶向的表面极性是决定物理性质和器件应用的关键参数,在半导体掺杂中也是如此。本文研究了表面极性对含氮ZnO晶格电子结构的影响,通过X射线光电子能谱分析发现,N原子在（0001）端的极性ZnO表面上与（1010）端的非极性ZnO表面相比时其掺杂更易成功。通过对极性和非极性ZnO表面的相关测试,我们研究了价带顶向费米能级的能量转移,分析了 O 2p杂化态的电荷再分配的问题。此外,变角度的X射线吸收谱揭示了（0001）ZnO的表面态和O 2p轨道的相关信息。之后,我们还研究了不同时间和温度对N元素掺杂过程的影响,同样使用了基于同步辐射的光电子能谱来探测样品表面的电子结构变化。研究的结果表明,晶体极性是控制ZnO体系能带结构和性能的一个重要因素。我们还为N元素掺杂在极性和非极性ZnO晶格中的不同影响提供了一个可能的机制,并分析了 ZnO样品电子结构向p型的转变。此外,极性和非极性ZnO晶格中独特的电子结构也为其他具有极性和非极性界面系统的材料设计提供了指导。
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