高性能氧化鋅基發光器件研究

點擊次數:396 更新時間:2015-10-02 10:46:17?? ??來源:http://www.jeanroubier.com/ 【關閉
       氧化鋅(ZnO)是一種具有60meV激子結合能的直接寬禁帶半導體材料,其帶邊發射為3.37eV,因為其室溫下激子可以穩定存在,并且激子相關的發光效率在理論上比普通的電子空穴等離子效率高,多年來一直作為一種新型高效率發光材料而被廣泛關注,而氧化鋅的納米結構:納米線、量子點、納米管等易于合成,其相關的發光器件也被大量研究,尤其是納米線基發光器件取得了大量的新進展。
氧化鋅
      但是ZnO納米線發光器件距離應用還面臨著諸多問題,本文基于這些問題展開了研究,取得的主要結果如下:(1) p-n結器件是實現高效氧化鋅發光器件的最優選擇,但是長久以來,困擾p-n結器件的最大問題就是同時具備高空穴濃度,高遷移率的p型氧化鋅一直沒有研制成功?;诖藛栴},通過采用MIS結構,實現了高結晶質量的納米線陣列的高強度(3.7w)發光二極管,研究結果證明了c軸取向性一致的氧化鋅納米線可以替代薄膜實現高效的發光器件。(2)高結晶質量的氧化鋅材料是實現高效氧化鋅發光器件的基礎,但是難于獲得。對于氧化鋅薄膜材料來說,由于與傳統襯底(藍寶石,硅)的晶格失配較大,很難形成單晶薄膜,而氧化鋅單晶襯底的造價過于昂貴,無法在應用中廣泛使用。這些都為高結晶質量的氧化鋅材料的制備造成了困難?;诖藛栴},通過優化MOCVD的生長工藝,制備了高結晶質量的氧化鋅單晶納米線陣列,其c軸取向性一致,可以取代薄膜作為高效發光材料,在高質量的氧化鋅納米線的基礎上制備了Au/MgO/ZnO的異質結,實現氧化鋅納米線的電泵浦隨機激光現象。(3)高效的氧化鋅的帶邊發射是實現高效自由激子相關的基礎,但是缺陷相關的發光多數占主導,這導致了器件的禁帶發光較弱,器件的壽命較短?;诖藛栴},通過利用能帶工程,利用氧鋅鎂和氧化鋅異質結對載流子輸運的限制,獲得了完全由氧化鋅帶邊發射為主體的發光器件,在有效的抑制了缺陷相關的發光同時,實現了長壽命(20多小時),純紫外發光二極管。這證明了氧鋅鎂與氧化鋅異質結器件的載流子限制優勢,為實現高效的氧化鋅帶邊發射提供了借鑒。
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