Cu对O在ZnO(0001)面上吸附影响的第一原理研究

ZnO作为一种新型的宽禁带半导体材料,具有从蓝光到紫外波段的发光性能.其室温下的激子结合能高达60 meV,制作发光器件可以获得更高的光增益,这在某些方面起着其它材料无法替代的作用.     

ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构的低温控制合成及其光电性能

通过选择性腐蚀ZnO纳米棒,在p型Si衬底上低温合成了ZnO纳米管阵列,构成ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构(n-ZnONT/p-Si).ZnO纳米管阵列光致发光谱显示,在378 nm处出现了很强的紫外发射峰,而在500 nm左右有一个较宽的绿色发光峰,表明ZnO纳米管具有较好的结晶性.电流-电压曲线显示,n-ZnONT/p-Si异质结构在光暗两种条件下都表现出了较好的整流特性.在紫外光照射下,反向偏压区电流出现了较大的变化,反映出n-ZnONT/p-Si异质结构有较强的紫外光响应,有望成为潜在的紫外光探测器件.     

ZnO纳米网状结构的制备

采用热蒸发技术在镀金Si衬底上实现了ZnO纳米网状结构制备.利用扫描电子显微镜、X射线衍射及光致发光技术对ZnO纳米结构的形貌、晶态结构及发光特性进行了分析.结果表明,源材料ZnO和C的质量比为6∶1时有利于ZnO纳米网状结构的形成,该结构由一维纳米线和二维纳米片状结构组成.纳米网状结构主要由晶态ZnO组成.室温的光致发光谱分析结果显示,所制备的纳米ZnO网状结构呈现出了较强的紫外光发射的特征.     

激光分子束外延ZnO薄膜的缺陷发光研究

利用激光分子束外延方法在温度为573 K的单晶硅(100)衬底上制备了不同氧压条件下的氧化锌薄膜,对其结构和光学特性进行了研究.结果表明:所有的ZnO薄膜都具有很好的C轴择优取向.在氧压为1 Pa时,薄膜紫外发光最强,半高宽最窄(101 meV).变温发光光谱表明:当温度从80 K升至室温时,制备氧压为1 Pa的薄膜未发现可见光发射;而制备氧压为30 Pa的薄膜随着测量温度的降低,出现了可见光发射,并且随着测量温度的降低,与氧空位、氧占位和氧替锌位相关的缺陷发光峰出现红移,而与氧替锌位发光峰相近的锌位缺陷发光峰出现蓝移.     

ZnO/MgZnO单量子点内的激子态和带间光跃迁

ZnO作为一种新型宽禁带直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,激子结合能高达60 meV,有较低的介电常数,以及好的光电和压电特性.和ZnSe、GaN和SiC相比,ZnO显示出更大的发展潜力.     

氧对纳米ZnO薄膜晶体结构和光致发光的影响

ZnO是一种直接带半导体材料，在光电领域中和GaN一样受到关注．ZnO不仅有与GaN相似的晶体结构，而且它的激子结合能高达60meV，是GaN的2．4倍．采用射频(RF)磁控溅射法在n-Si(001)衬底上生长ZnO薄膜，XRD谱测量显示出氧压对ZnO薄膜的晶体结构有显著影响，用波长为325nm的激光激发，观察到在445nm处有一强的光致发光峰，它来自于氧空位浅施主能级上的电子跃迁到价带，分析了发光峰与氧压的关系以及退火对它的影响。     

Au表面等离激元增强ZnO微米碟紫外发光研究

利用简单气相传输法制备ZnO微米碟,通过在其表面溅射一层Au纳米粒子,构建Au与ZnO的复合结构,详细探讨ZnO微米碟的紫外发光增强性能及Au表面等离激元与ZnO激子的耦合过程和耦合机制.研究结果表明,溅射Au纳米颗粒使室温下生长的ZnO微米碟的紫外发光增强了近10倍;Au与ZnO的复合结构中存在ZnO近带边发光增强和缺陷发光被抑制的2个物理过程;在Au与ZnO的耦合过程中,能量耦合与电子转移共同存在.     

Zn基ZnO纳米棒阵列的制备和发光特性

N2H4.H2O水热体系中,在Zn基底上制备出了ZnO纳米棒薄膜。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)及发致发光谱(PL)等分析测试手段,研究了ZnO薄膜的形貌结构和发光特性。结果表明,预处理工艺不同,Zn基底表面状态不同,ZnO薄膜形貌也不同。在经预氧化形核的Zn基底上易于制备ZnO纳米棒薄膜。在单一取向的Zn基面上,易于制备ZnO纳米棒阵列。PL测试分析表明,ZnO纳米棒有强的近带边紫外光发射峰和弱的缺陷发射峰。阵列棒本征发射峰强度最高、缺陷峰最弱,反映了该ZnO纳米棒结晶质量高。     

溶剂热辅助法控制合成ZnO纳米结构及其光学性质研究

用溶剂热方法合成了znC2O4·2H2O纳米棒的中间体,在不同热处理条件下获得ZnO的玉米棒、颗粒片、链结构等不同形貌,从而实现对ZnO的形貌进行控制．室温下．ZnO在250nm的紫外光激发下,在400nm处出现一个近带发射峰．这种发光峰属于ZnO中的缺陷发光．对ZnO的形成机理做出了热重和红外分析,并对ZnO的形成机理提出了一种可能的解释．溶剂热方法获得的ZnC2O4·2H2O纳米棒在高温下分解成ZnO．在退火过程中,中间体会先形成空洞,然后形成带颗粒的纳米棒;但是这种纳米棒开始会粘接在一起形成片状,然后纳米片会卷曲成玉米棒结构,最终玉米棒散掉,形成纳米链．     

S引入ZnO的水热生长及其微观发光特性研究

利用单步水热法制备了纯ZnO和S引入的双棒状ZnO（S-ZnO）孪晶结构,并系统研究了掺杂对ZnO结构、形貌及荧光发光特性的影响。X射线衍射的实验结果表明,在引入S的ZnO样品中没有出现可以检测的新物相,S在样品中主要以杂质的形式存在。荧光光谱数据表明,在低温下纯ZnO样品无可见光发光,但S-ZnO样品出现了较强的绿光发光峰;室温下两个样品均出现了可见光发光：ZnO样品的发光峰位于橙光区（570 nm附近）,而S-ZnO位于绿光区（500 nm附近）。微区阴极荧光谱的数据表明,ZnO样品的橙光发光非常弱,几乎不可探测;S-ZnO样品的绿光发光则很强,要远远超过带边发光。本研究结果为进一步理解S在ZnO中引入的缺陷及其发光机理起到重要的作用,对增强ZnO的可见光发光特性进行了有益的探索。     

ZnO纳米晶掺杂的有机电致发光特性

本文实验研究了ZnO纳米晶对有机共轭聚合物MEH-PPV电致发光光谱特性的影响.研究结果表明,对于ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:ZnO/Al/Ag结构的发光器件,ZnO纳米晶的掺杂有效降低了电子的注入势垒,降低了发光器件的启亮电压,提高了载流子复合效率.随着ZnO纳米晶掺杂比例的增加,有机MEHPPV发光谱主峰585nm发生明显蓝移,波长移动18nm,而位于长波段615nm的肩峰则不受掺杂纳米材料的影响.     

小体积电压输出型ZnO惠斯通电桥式紫外探测单元

针对传统ZnO紫外光探测器无法直接输出电压传感信号而难以与后端信号处理芯片集成的问题,提出并实现了一种小体积电压输出型ZnO惠斯通电桥式紫外探测单元。利用大功率射频磁控溅射SiO₂钝化层时高能粒子轰击ZnO薄膜表面的方法增加了ZnO薄膜表面的氧空位缺陷浓度,使ZnO光电导器件桥臂的紫外光响应电流获得近2个数量级的显著提升;在SiO₂钝化层上通过射频磁控溅射ZnO作为紫外线遮光层可大大减少ZnO光电导器件桥臂的暗场漏电流。遮光后ZnO光电导器件桥臂的紫外光响应电流显著降低至原先的1/10;所制备的ZnO电桥式紫外探测单元可将入射的紫外光信号直接转换为电压信号输出,且可对1μW～6 mW跨3个数量级强度范围的紫外光进行响应,响应度最高达9 mV/μW,紫外光可见光对比度为143.8,且整个单元体积小于1 mm³。实验结果表明,该ZnO电桥式紫外探测单元具有高响应度、宽响应范围、高紫外光可见光抑制比、可直接输出电压传感信号、体积小等优点,可用于实现具有高集成度的ZnO紫外感算一体芯片。     

孔隙率对氧化锌/多孔硅光致发光的影响

用电化学方法制备不同孔隙率的多孔硅,然后用脉冲激光沉积的方法,以多孔硅为衬底生长氧化锌(ZnO)薄膜,研究多孔硅的孔隙率对ZnO薄膜的质量和光致发光谱的影响,用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征ZnO薄膜的结构性质.结果表明,当多孔硅的孔隙率较大时,沉积的ZnO薄膜为非晶结构.沉积上ZnO薄膜之后,多孔硅的发光谱蓝移,由于ZnO薄膜缺陷较多,其深能级发光较强.ZnO的深能级发光与多孔硅的橙红光相叠加,得到了可见光区宽的光致发光带,呈现白光发射.     

氧化锌及银掺杂的氧化锌薄膜的紫外发光研究

采用超声喷雾热解工艺,在Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,研究了衬底温度、喷雾速率、银掺杂对ZnO薄膜发光性质的影响.结果表明,选择合适的沉积温度和喷雾速率能制备出具有良好结晶质量、强紫外发射、高紫外/可见发光强度比的ZnO薄膜.未掺杂样品中,在沉积温度为500 ℃、喷雾速率为0 15 mL/min条件制备的ZnO薄膜的近带边紫外发光性能最好,其紫外/可见发光强度比能够达到470.低浓度的银掺杂可以进一步提高ZnO的紫外发光性能,掺杂3%浓度的Ag可以使ZnO的紫外/可见发光强度比达到700.但过高浓度的掺杂反而会降低紫外发光强度.     

短波长半导体发光材料与器件的研究进展

叙述了GaN及ZnO发光材料与器件的研究进展,同时简单介绍了GaN发光器件的应用.     

氧化锌基薄膜的制备及其光学性质的研究现状

ZnO作为制造高效率短波长发光和激光器件的理想材料,在磁学和电学等方面已经取得了巨大的研究进展,但是在掺杂状态对调控ZnO薄膜的发光行为方面至今鲜有报道。介绍了ZnO薄膜材料的基本结构和特性,综述了ZnO基薄膜的制备技术及其优缺点。此外,借助紫外发光和可见发光这两种发光机制,探讨了Co、Sn单掺及Co、Sn共掺ZnO薄膜的可见光发光特性,同时指出掺杂元素和掺杂量对薄膜能带结构的影响。最后,对ZnO基薄膜材料的应用工作和今后的发展方向进行了展望。     

Recent progress in ZnO-based heterojunction ultraviolet light-emitting devices

Wide bandgap(3.37 eV)and high excitonbinding energy of ZnO(60 meV)make it a promising candidate for ultraviolet light-emitting diodes(LEDs)and low-threshold lasing diodes(LDs).However,the difficulty in producing stable and reproducible high-quality p-type ZnO has hindered the development of ZnO p–n homojunction LEDs.An alternative strategy for achieving ZnO electroluminescence is to fabricate heterojunction devices by employing other available p-type materials(such as p-GaN)or building new device structures.In this article,we will briefly review the recent progress in ZnO LEDs/LDs based on p–n heterostructures and metal–insulatorsemiconductor heterostructures.Some methods to improve device efficiency are also introduced in detail,including the introduction of Ag localized surface plasmons and single-crystalline nanowires into ZnO LEDs/LDs.     

硅衬底上多层Ge/ZnO纳米晶薄膜的制备及光学特性

采用射频磁控溅射技术和快速热退火方法在Si(100)衬底上制备多层Ge/ZnO纳米晶薄膜.Ge纳米晶的大小随着退火温度的增加,从2.9nm增加到5.3nm.光致发光谱测试发现两个发光峰,分别位于1.48,1.60eV左右.研究发现:位于1.48eV处的发光峰来源于ZnO相关的氧空位或富锌结构的缺陷发光,位于1.60eV处的发光峰随着退火温度的增大向短波长移动,该发光峰应该来源于GeO发光中心.     

退火气氛对ZnO纳米颗粒的结构及发光特性的影响

在500℃且不同退火气氛(氮气、氧气)条件下,我们通过化学沉淀法成功制备了ZnO纳米颗粒.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、光致发光(PL)和拉曼光谱(Raman)研究退火气氛对ZnO纳米颗粒结构和发光特性的影响.实验结果表明,制得样品为具有六角纤锌矿结构的ZnO.从Raman和PL光谱可以观测到,退火气氛对ZnO纳米颗粒的结晶和发光特性都有很大的影响,氮气气氛下退火得到样品发光特性较好,缺陷较少,文中对其影响机制进行了讨论.     

Eu~(3+)掺杂梭形ZnO荧光粉的制备与发光性质研究

在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)辅助的水热条件下制备出ZnO:Eu3+前驱体,利用X-射线衍射、红外光谱、紫外光谱、扫描电镜等方法对样品的结构、形貌及组成进行了分析.结果表明,经800℃焙烧处理,得到平均直径为200nm,长度约800nm的梭形纤锌矿ZnO:Eu3+荧光粉.通过激发光谱和发射光谱研究了Eu3+在ZnO基质中的发光性能,在613nm波长光监测下,荧光粉的激发光谱为一宽带和系列锐峰,其最强激发峰出现在蓝光465nm处.在465nm蓝光的激发下,样品发射以Eu3+离子5 D0→7F2电偶极跃迁为主的强红光,当水热温度为160℃、时间为6h时ZnO:Eu3+的发光强度最大.