李焕勇[1]2003年在《ZnSe晶体的气相生长与光电特性研究》文中研究指明ZnSe作为最重要的宽禁带Ⅱ-Ⅵ族半导体，其单晶在兰绿光发射器件、非线性光电器件和红外器件方面有着广泛的应用。制备难度和诱人的应用前景使得ZnSe单晶的生长技术和光电性能研究成为材料研究的热点。本文工作重点是探索制备工艺简单、成本低、操作简便的ZnSe单晶生长新方法，获得化学计量比接近1：1的、具高结晶质量的ZnSe体单晶，并在此基础上对生长的ZnSe单晶的结构特点、光学和电学特性进行进一步研究。作为重要的相关工作，本文也对ZnSe多晶的合成机理及ZnSe纳米材料的合成作了研究。 受ZnSe过窄的一致升华范围限制，物理气相输运(PVT，Physical Vapor Transport)技术生长ZnSe单晶需要复杂的程序，因此我们选择化学气相输运(CVT，Chemical Vapor Transport)技术作为生长ZnSe单晶的主要技术，并作了一定的改进。采用了新的ZnSe晶体气相生长输运剂Zn(NH_4)_3Cl_5。该输运剂具有比传统输运剂I_2更好的综合优势，例如其具有热稳定性好、室温下蒸汽压低、对晶体污染小、有利于生长富Zn单晶和操作简便等。此外，该输运剂可提供类惰性气体NH_3而稳定气固生长界面，并可避免了Se_n(n=2-8)共存所导致的Se_n相互竞争降低Se分压等工艺问题，是一种多功能的ZnSe晶体气相生长输运剂。 本文重点研究了用两种不同的均使用Zn(NH_4)_3Cl_5作为输运剂的CVT生长ZnSe体单晶的方法。一种方法是以ZnSe多晶为原料，成功生长了尺寸为Φ9×25mm，端面由{111}、{100}组成的高质量ZnSe体单晶的技术。研究表明，该方法生长的ZnSe晶体的RO-XRD(Rotation Orientation XRD)图谱的FWHM值为24sec，平均腐蚀坑密度(5-7)×10~4cm~(-2)，PL谱的低能区没有探测到DAP(Donor-Acceptor Pair)和SA(self-activated luminescence)发光，表明晶体具有结晶质量高和高纯度的特点。另一方法是以Zn和Se单质为原料，气相一步直接生长出ZnSe体单晶的技术。该方法生长的ZnSe晶体尺寸为8×7×0.5mm、仅显示(111)面的片状晶，其摇摆曲线的FWHM值为50sec，平均腐蚀坑密度(4-8)×10~4cm~(-2)，PL谱由DAP和SA发光组成，晶体具有高的光学特性。两种晶体西北工业大学博士学位论文 生长实验证明，输运剂的引入可以降低Znse晶体的气相生长温度，避免了znse 的气一固一致升华范围过窄对Znse单晶生长的限制，从而可以简化工艺，降低 成本。 两种方法生长Znse体单晶的结构和形貌研究表明，在输运剂Zn伽场)3C15的存在和本文实验条件下，CVT气相生长Znse的机理主要为二维成核与生长机理，(111)面为主要生长晶面，该结果为立方晶体的奇异面生长理论提供了重要的实验证据。 在80OIun飞秒激光脉冲作用下，研究了Znse单晶的超快非线性光学性能。研究表明，Znse单晶在402lun处产生了二次谐波发射，观察到472.5lun处的双光子发射峰和位于500一700Iun的宽荧光发射。500一700nln的宽荧光发射强度随温度升高快速降低，该荧光发射的动力学过程满足双指数衰减规律，由一快衰减过程和一慢衰减过程组成。飞秒激光激发时的四波混频实验表明，soonrn波长和室温下znse单晶的叁阶非线性系数为z(，)一 7.33 x 10一’3esu，nZ科.73X10一’Zesu。znse多晶的非线性系数要低于Znse单晶，故获得高质量单晶是提高Znse非线性性能的前提。飞秒激光泵浦探测(Pump一probe)实验研究了soolun下Znse单晶的透射时间分辨谱，结果表明，Znse晶体中激发态能级的载流子寿命为57.66fs，znse半导体具有超快时间响应特性。 实验测定了In电极和AI电极接触下的Znse单晶的电学特性。结果表明In电极的欧姆接触和电学测试结果均要由优于Al电极。晶体的C一V、I-V曲线反映了n一Znse半导体的电学特征。C-F、I-V曲线正向电压漂移与电极接触处电荷累积与耗尽有关，并在载流子浓度与电压的变化曲线上得到反映证实。 采用RO一XRD技术对Znse晶体的晶面取向，晶面偏离角必和生长质量作了研究。用X射线强度方程对RO~XRD图谱作了初步理论分析，其结果与实验事实符合很好。发现RO~XRD图谱中峰的对数与晶体中低指数面晶粒的个数相同。该技术是获取晶体微观结构信息的有效手段。 由于气相反应中一致升华条件限制和液相反应中液态Zn包裹于Znse晶粒上阻碍了反应进行，由Zn和Se混合高温合成Znse多晶的过程产率很低。通过延长反应时间和引入反应促进剂可以提高产率。促进剂主要通过在Znse摘要和Zn界面富集、形成活性点和增加气孔扩大反应接触面来提高反应进程。 闪锌矿一维Znse纳米晶可在叁乙胺，二乙胺，叁乙醇胺溶剂中由改进溶剂热法合成。并用过渡态配合物的概念解释了一维Znse纳米晶的形成机理。该纳米晶表现出了吸收限蓝移和热稳定性降低的特性。纤锌矿Znse纳米晶可由znse(eZH浏2)热分解获得，该分解过程的表现活化能为E=209.6一kjmol一’，指前因子A=10”7:‘’。znse纳米晶的形成过程由叁维扩散机理控制，该机理可合理解释Znse纳米晶的形成原因。
白大伟[2]2007年在《ZnSe薄膜化学反应助热壁外延生长及性能表征》文中认为ZnSe作为一种重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料，具有禁带宽、直接带隙跃迁，激子束缚能大，光、电性能优良等优点，这使其成为蓝绿色发光、激光以及该波段相应的光学非线性材料，在光发射器件、非线性光电器件和红外器件等方面有着广泛的应用。目前ZnSe体单晶的制备技术尚不成熟，使用更多的是ZnSe薄膜和多晶。本文主要对ZnSe薄膜制备、结构和性能进行了研究。 ZnSe薄膜的制备采用化学反应助热壁外延法，通过将新型化学气相反应促进剂Zn(NH_4)_3Cl_5引入到热壁外延系统中，以二元素单质Zn和Se为原料，直接在Si(111)衬底上生长了高质量的ZnSe晶体薄膜。采用SEM、AFM、EDS、XRD和PL谱等技术研究了生长的ZnSe薄膜的形貌、成分和发光特性。研究了主要工艺参数对薄膜生长形貌和性能的影响。研究结果表明，热壁温度和生长时间是影响ZnSe薄膜形貌的主要因素；气相反应促进剂在薄膜生长和调节成分方面扮演了关键角色，Zn(NH_4)_3Cl_5的存在使得Zn(g)和Se_2(g)合成ZnSe晶体的反应转变为气固非一致反应，从而更容易获得近乎理想化学计量比的ZnSe薄膜。 在以Zn(NH_4)_3Cl_5为输运剂或者反应促进剂，以单质Zn和Se为原料生长ZaSe晶体时，为了得到最优的生长条件，对Zn—Se—Zn(NH_4)_3Cl_5系统进行热力学分析，通过计算反应达到平衡状态时，Zn-Se-Zn(NH_4)_3Cl_5系统中存在的各气相组分的分压随温度和输运剂浓度的变化，确定了最适合的气相生长工艺。计算表明，在Zn-Se-Zn(NH_4)_3Cl_5气相反应系统中，存在一个特征温度范围，此特征温度为1647-1729K左右，并且与输运剂浓度无关。当生长温度在此特征温度范围时，所生长的ZnSe晶体严格符合化学计量比1:1，高于或低于特征温度范围将得到富Zn或富Se的晶体。
李山鹰[3]2011年在《硫属化合物p型半导体纳米结构的合成及其光电性能研究》文中研究表明本文旨在探索一种工艺路线简单、过程参数可控的方法，合成一维p型硫属化合物半导体纳米结构，并对其电学性能及光电响应性能进行研究，实现其在纳米电子、纳米光电器件的应用。一维硫属化合物半导体材料由于其较强的自补偿效应，往往呈现出n型半导体性能，限制了其在半导体同质结和异质结中的应用，而合成p型一维硫属化合物半导体材料一直以来也是一项具有重要意义和富有挑战性的研究工作。一维硫属化合物半导体材料的晶体结构及其缺陷研究结果表明，阴离子空位是形成其n型半导体性能主要因素，而阳离子空位则可以实现其p型导电性。本论文通过对热蒸发过程中的气相、固相以及气固相转变过程的化学热力学与动力学过程进行研究分析，认为控制合成反应过程的气氛组成和气压可以调制纳米结构的组成成分，形成阳离子空位，实现其p型导电性。采用掺杂和阴离子气氛补偿技术，合成了系列一维p型硫属化合物半导体纳米结构，并对其晶体结构和生长机制进行了分析研究，通过构筑基于一维纳米结构的电子器件，对其电学性能和光电响应性能进行了研究探索，利用空穴理论解释了p型半导体性能的晶体学成因。本项研究成果有助于推动一维p型硫属化合物半导体纳米结构在未来纳米电子器件的广泛应用。取得的主要研究成果如下：1、采用热蒸发的方法合成本征p型ZnTe纳米带，具有立方闪锌矿结构，宽度约为300nm，长度超过20μm，厚度约为30nm，表面洁净、形貌均一。构造了基于单根纳米带的纳米场效应管，其电学性能研究结果显示，所合成本征ZnTe纳米带具有p型半导体性能，迁移率μh为6.2×10-3cm~2V-1S-1，载流子浓度nh为2.2×10~(19)cm~(-3)，电阻率ρ为45.1Ωcm，Zn空位是导致其p型导电性的主要原因。为了提高ZnTe纳米带的电学性能，采用氨氮混合气氛辅助热蒸发的方法，合成了氮掺杂p型ZnTe纳米带，其形貌和晶体结构与本征ZnTe纳米带基本一致，氮掺杂ZnTe纳米带的X射线衍射峰相对于本征ZnTe纳米带的衍射峰有一个向高角度方向明显的偏移。电学性能测量结果表明，氮掺杂的p型ZnTe纳米带具有比较高的迁移率(μh)1.2cm~2V-1S-1，高的载流子浓度(nh)3.6×10~(19)cm~(-3)，低的电阻率(ρ)0.14Ωcm。对比分析本征和氮掺杂ZnTe纳米带的晶体学成因，组分缺陷是形成本征ZnTe纳米带p型半导体性能的主要因素，而在较低浓度氮掺杂时，组分缺陷和杂质缺陷共同影响p型导电性，在高浓度掺杂时，杂质缺陷是形成p型导电性的主要因素。2、研究一维孪晶p型ZnTe纳米线的电学性能，发现在一维孪晶结构中存在负微分电阻现象，纳米场效应管电学性能测试结果显示，峰值电压为2.3V，峰谷电压为2.4V，峰谷电流比约为1.3，孪晶纳米线具有p型半导体性能，迁移率μh为0.11cm~2V~(-1)S~(-1),载流子浓度nh为1.1×1017cm~(-3)。通过对其晶体结构和载流子传输特性研究，认为周期性的孪晶界面构成周期性的势垒，形成多势垒和多势阱结构，在外电场作用下，可以调制多势垒，达到共振条件时，自激励效应将引起电荷聚集，引起共振隧穿，表现出负微分电阻现象。采用热蒸发的方法合成孪晶ZnTe纳米线，X射线衍射和高分辨电镜分析结果表明孪晶纳米线是闪锌矿结构，一维生长方向为[11~(-1)]，孪晶面为(11~(-1))，两个对称面之间的夹角为1410。其晶体生长动力学分析研究显示，在孪晶纳米线的气-液-固生长机制中，液态共晶的表面张力是形成孪晶纳米结构的主要原因。3、叁元化合物半导体材料ZnCdTe具有比较高的原子序数，较大的直接禁带宽度，广泛应用于高能电磁波的探测与成像。我们采用两步法分别合成了Zn_(0.75)Cd_(0.25)Te和Zn_(0.3)Cd_(0.7)Te纳米带，并对其形貌和晶体结构进行了表征。构筑了基于单个纳米带的纳米场效应管和X射线纳米探测器，电学性能测量结果显示，Zn_(0.75)Cd_(0.25)Te和Zn_(0.3)Cd_(0.7)Te纳米带具有p型半导体性能，Zn_(0.75)Cd_(0.25)Te纳米带载流子浓度为nh为2.7×10~(15)cm~(-3)，迁移率μh为4.2cm~2V~(-1)S~(-1)。Zn_(0.3)Cd_(0.7)Te纳米带载流子浓度nh为1.1×1017cm~(-3)cm~(-3)，迁移率μh为5.7cm~2V~(-1)S~(-1)。叁元ZnCdTe纳米带p型半导体性能主要是由于在其单晶结构中，由于自补偿效应，存在一些Zn或Cd的空位V×Zn和V×Cd，离子化空位将会在禁带中产生受主能级，呈现p型导电性能。利用中国科技大学国家同步辐射中心的高能X射线光源，采用叁种不同能量的X射线分别照射纳米探测器，研究了纳米探测器的X射线响应性能，ZnCdTe纳米探测器对X射线具有较快的响应速度，较大的光电流变化。在纳米探测器中，Zn_(0.75)Cd_(0.25)Te和Zn_(0.3)Cd_(0.7)Te纳米带具有良好的单晶结构，较少的晶体缺陷，电荷在传输过程中的陷域效应较小，同时，一维纳米结构具有大的长径比，形成准一维的电子输运通道，在外电场作用下，高能光子激发的电荷很容易迁移到电极处，能够实现电荷全吸收，使其具有良好的X射线响应性能。这个研究成果将有助于把纳米技术应用于X射线探测领域。4、采用Se气氛补偿技术，以磷作为掺杂源，合成了磷掺杂p型ZnSe纳米线，直径为160nm，六方铅锌矿结构。制备了基于单根ZnSe纳米线的纳米场效应管，电学性能研究结果显示，所合成的纳米线具有p型导电性能，载流子迁移率μh为1.25cm~2V~(-1)S~(-1)，载流子浓度nh为1.47×10~(18)cm~(-3)。荧光光谱分析结果显示，ZnSe纳米线自由激子能量为2.8eV，激子束缚能为13meV。制备了基于单根ZnSe纳米线的光电探测器，对其光电响应性能进行了研究。光谱性能、频率特性研究结果表明，p型ZnSe纳米线具有良好的光响应性能，明/暗电流比可以达到两个数量级，并且具有较小的上升和下降时间，光探测性能良好。实验结果表明，采用Se气氛补偿技术，辅助以P掺杂，可以合成高质量、高性能的p型ZnSe纳米线，应用于纳米电子器件和纳米光电器件。5、采用Se气氛补偿法合成了p型Zn_(0.7)Cd_(0.3)Se纳米线，对其晶体结构进行了表征，纳米线直径约为200nm，长度超过20μm，生长方向为[11~(-1)]方向，表面光滑平整，形貌均一。通过分析纳米线的X射线衍射图谱，采用Vegard公式进行近似计算，确认叁元合金化合物组成为Zn_(0.7)Cd_(0.3)Se。构造了基于单根纳米线的场效应管，对其电学性能进行了研究，载流子迁移率μ~(-1)h为12.8cm~2VS~(-1)，载流子浓度ρ为1.0×1017cm~(-3)，纳米场效应管阈值电压为2.5V。实验结果表明，采用Se气氛补偿法可以克服自补偿效应，合成的p型Zn_(0.7)Cd_(0.3)Se纳米线具有较好的电学性能，可以应用于纳米电子器件。
李寒松, 李焕勇[4]2012年在《CVT一步生长的ZnSe单晶的光电特性研究》文中提出本文采用化学气相输运(CVT)法,由Zn(5N)和Se(5N)一步直接生长了片状ZnSe单晶,并对其结构特性和光电性能进行分析。研究表明,生长出的ZnSe单晶仅显露(111)面,红外透过率约为40%～42%,具有较高的结晶质量。该ZnSe单晶可与In电极形成良好的欧姆接触,其体电阻率约为7.3×109Ω.cm。
刘晓艳[5]2016年在《氧化锌及硒化锌基纳米复合材料的制备与性能研究》文中认为绿色型锌基II-VI族半导体纳米材料,因其发光特性优异、电子迁移率高、生物相容性好、毒性低等优点引起了人们的广泛关注和研究。合成复合半导体纳米材料是改善和扩展纳米材料物化性质,提高材料应用性能的有效手段之一。有效的合成可以实现不同半导体性质上的互补,产生各组分协同作用、取长补短后的综合性能,如增强材料的光发射特性、稳定性、光催化活性和生物相容性等,从而拓宽纳米材料在光电器件、纳米生物学、光催化环境治理等领域的应用范围。当前,改善半导体纳米复合材料的制备工艺、揭示复合机理、建立多元复合结构与材料性能间的构效关系是亟待解决的技术性和科学性问题。本论文旨在从多维度纳米结构组装、无机物表面修饰和异质结核壳结构叁种复合方式出发,利用旋涂法、St?ber法、静电自组装法制备出不同维度多元氧化锌及硒化锌基纳米复合材料,对其结构、形貌、化学组成、形成机理、光学和光催化性能等进行详细地研究。主要研究内容及取得的创新性研究成果如下:1.ZnO是典型的具有光催化活性的半导体材料,为了提高ZnO纳米材料的比表面积,优化催化性能,我们利用旋涂法制备出ZnO纳米棒@纳米花(量子点)复合纳米结构。实验结果显示,ZnO量子点和纳米花组装到了ZnO纳米棒的表面或棒间隙上部,实现了一维(1D)与零维、一维与叁维纳米结构的组装。通过控制十二烷基硫酸钠(SDS)的使用制备出ZnO纳米花,其形成路线遵循着0D→2D→3D的衍变。紫外灯照射下,ZnO纳米棒@纳米花对有机染料罗丹明B的降解速率最快,这归因于其开放多孔纳米表层结构特征和表面缺陷。独特的多维复合纳米结构、简单低成本的制备工艺将拓宽ZnO纳米材料在光催化、光电子学和生物医学等领域的应用范围。2.表面态是影响材料物理化学性质的重要因素之一。为了钝化表面,提高Zn基半导体纳米材料的光学性能,我们利用St?ber法在ZnO量子点和Zn Se纳米片的表面包覆SiO_2防护壳层,制备出ZnO(Zn Se)@SiO_2纳米复合材料,重点研究复合条件对材料光发射特性的影响。1)ZnO量子点@SiO_2纳米复合材料:采用改进的St?ber法合成ZnO量子点@SiO_2纳米复合材料,详细地研究ZnO量子点和正硅酸乙酯(TEOS)的添加顺序、以及TEOS水解时间对ZnO@SiO_2纳米复合材料的结构、有序性和光学特性的影响。当将TEOS添加到ZnO量子点溶液中时,量子点无序地分散在无定形SiO_2矩阵内。相反地,当将ZnO量子点添加到已经水解的TEOS溶液中时,随着TEOS水解时间的增加,ZnO@SiO_2纳米复合材料发生了自组装,形貌结构变化遵循0D→1D→3D的衍变路线。TEOS水解时间强烈影响光致发光峰的峰位和强度,当水解时间t=6 h时,紫外发射峰的强度达到最大值。2)Zn Se纳米片@SiO_2纳米复合材料:Zn Se纳米颗粒在乙二胺形成的模板作用下组装成Zn Se片状结构,并在紫外-可见吸收光谱中观测到421nm和480 nm两个吸收峰,在325 nm激光照射下,发射紫光、蓝光和绿光。在Zn Se纳米片表面成功包覆SiO_2后,Zn Se的LO声子模非对称性地拓宽且变弱。因表面态有效钝化,蓝光发射强度提高了近11倍。由此可见,采用SiO_2包覆对Zn基纳米材料的表面进行修饰,不仅能够钝化表面态,而且可以有效地调控光发射性能,有利于该类材料在生物标记、激光器等实际应用中的性能提升。3.合成复合半导体异质结构是优化和拓展材料性能的有效手段之一。为进一步优化ZnO纳米棒的催化活性,我们利用旋涂法制备出ZnO纳米棒/Zn Se纳米片复合异质结构,研究Zn Se旋涂次数对其结构、发光及光催化性能的影响。研究表明,随着Zn Se旋涂次数的增加,ZnO/Zn Se复合异质结构展示出相对抑制的紫外发射和显着增强的深能级发射,而且复合异质结构均展示出优于原始纯ZnO纳米棒和Zn Se纳米片的光催化活性。ZnO/Zn Se界面处形成的Type-II型能带结构和复合异质结构中存在的缺陷是影响其光催化性能的主要因素,合适的能带结构和缺陷密度能够有效地阻止电子-空穴的复合,进而提高光催化活性。显着增强的光催化活性意味着ZnO/Zn Se复合异质结构在与光转化相关的领域具有一定的应用潜力。4.异质结构的组装方式及形貌也是影响其物化性能的重要因素。我们分别采用“静电自组装法”和“St?ber法”制备出Zn Se纳米片/ZnO量子点和Zn Se纳米片/ZnO量子点/SiO_2多元纳米复合材料,对其结构及性能进行研究。1)Zn Se纳米片/ZnO量子点纳米复合材料:Zn Se纳米片和ZnO量子点的能带交错排列,构成典型的Type-II型半导体异质结构,有效地抑制了光生载流子的复合,加之吸收频谱范围有所展宽,材料的光催化活性大幅度提高。此外,高比表面积ZnO量子点的包覆形成了多孔隙核/壳异质结构,增加了反应性吸附-解吸位点的数量,有利于加快光催化反应速度。2)Zn Se纳米片/ZnO量子点/SiO_2纳米复合材料:无定形SiO_2成功覆盖到了Zn Se纳米片和ZnO量子点的表面,形成了Zn Se纳米片/ZnO量子点/SiO_2叁层核壳结构。在Zn Se纳米片外包覆ZnO和SiO_2双壳层后,实现了从紫外到可见光区的发射,包含了紫外、蓝光、绿光和黄-橙光发射,且蓝光发射强度提高了近3倍。这种新型的多元纳米复合材料可用来制作白光发射器件、蓝色-紫外光电探测器和蓝绿激光二极管等光电器件。
赵海涛[6]2004年在《ZnSe薄膜生长及工艺优化》文中认为ZnSe作为重要的宽禁带Ⅱ-Ⅵ族半导体，在兰绿光发射器件、非线性光电器件、红外器件以及薄膜太阳能电池等方面有着广泛的应用。而ZnSe薄膜材料又是这些应用中的重点，所以，ZnSe薄膜的制备一直是研究的热点。 使用MBE和MOCVD方法制备ZnSe薄膜的工艺已经比较成熟，但由于这两种方法需要昂贵的设备和很高的运行成本，所以不利于ZnSe薄膜制备技术的推广和发展。本文的工作重点是探索更为灵活、廉价的ZnSe薄膜制备技术。 采用较为简单的热壁外延法，在420℃的低温下，在Si衬底上生长了ZnSe薄膜。提高生长温度到700℃以上，得到了较高的薄膜生长速率。XRD结果显示该薄膜为立方闪锌矿结构的ZnSe多晶薄膜。采用改进的溶剂热法在225℃下，在处理后的Si片上生长了较为均匀、致密的ZnSe薄膜。XRD结果显示，该薄膜为立方闪锌矿结构的ZnSe多晶膜。研究了不同的衬底处理方法对薄膜生长的影响，得到了较为理想的衬底处理工艺。通过研究不同温度、不同保温时间对薄膜生长的影响，得到了优化的薄膜生长参数。 由于气相生长需要反应活性较高的ZnSe多晶原料，因此本文还研究了ZnSe纳米材料的制备。采用Zn粉和Se粉为原料，以二乙胺为溶剂，在225℃下得到了ZnSe粉末，XRD结果显示其为ZnSe多晶粉末，从TEM照片可看出其颗粒的尺寸约为100nm～200nm。
李焕勇, 介万奇[7]2003年在《ZnSe单晶的气相生长及光学性质》文中研究说明用改进的化学气相输运技术(CVT),以Zn(NH4)3Cl5为新的气相输运剂,直接从单质Zn和Se一步在封密管中生长了ZnSe单晶,升华温度1001～1020℃,管内温差<4℃。经过两周生长,得到8mm×7mm×0.8mm的绿色ZnSe晶体。XRD表明晶体表面为(111)面;受气固界面形貌影响,双晶衍射半高峰宽为50s;PL谱由DPA和SA两个发光峰组成;并研究了晶体片的吸收光谱、荧光光谱、反射光谱和红外透过等光学性质。
聂彪[8]2013年在《准一维ZnM（M=O，Se）纳米结构：可控合成及其光电子器件应用》文中认为准一维纳米半导体材料具有优异的电学和光学性质，引起了人们广泛的研究兴趣。在宽禁带半导体材料中，II-VI族的氧化锌（ZnO）和硒化锌（ZnSe）尤为引人注目。1、氧化锌纳米结构本文将运用气相沉积方法系统研究一维ZnO纳米结构的合成，利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线能谱分析（EDX）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、选区电子衍射（SAED）、光致发光能谱仪（PL）等对所合成ZnO纳米线、纳米棒阵列、纳米薄膜进行表征，同时运用微纳加工手段制备了基于n型氧化锌纳米棒阵列和单层石墨烯的金属的半导体肖特基二极管，并对器件的电学和光学特征进行了深入详细的研究。2、硒化锌纳米结构论文对准一维ZnSe纳米材料的可控掺杂及纳米光电子器件也进行了系统的研究。通过在热蒸发过程中引入Sb元素，我们实现了准一维硒化锌纳米线的p型可控掺杂，对合成的掺杂纳米结构的形貌、物相以及成分等进行了表征。并基于掺杂准一维ZnSe纳米材料构筑了场效应晶体管、紫外光电探测器、太阳能电池。研究了器件结构的改进对纳米材料的电学和光学性能的影响，为准一维ZnSe纳米材料在新型光电子器件中的应用奠定了基础。
吕建国[9]2005年在《ZnO半导体光电材料的制备及其性能的研究》文中提出ZnO是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,属于六方纤锌矿结构,(002)晶面的表面自由能最低,因而ZnO通常具有(002)取向性生长。ZnO在光电、压电、热电、铁电等诸多领域都具有优异的性能,在低维纳米领域也表现优异,拥有各式各样的纳米结构。 作为一种直接带隙宽禁带半导体材料,ZnO最具潜力的应用是在光电器件领域。ZnO的禁带宽度为3.37eV,激子结合能为60meV,远高于其它宽禁带半导体材料,如GaN为25meV,ZnO激子在室温下也是稳定的,可以实现室温或更高温度下高效的激子受激发光,所以,ZnO在短波长光电器件领域有着极大的应用潜力,如紫蓝光发光二极管(LEDs)和激光器(LDs)等,可作为白光的起始材料。在低维材料中,由于量子约束效应,ZnO会具有更加优异的光电特性,特别是ZnO量子点,它是一种叁维限制体系,量子约束效应十分显着,由于这些特性,ZnO基纳米光电器件备受关注。 ZnO要实现在光电领域的广泛应用,首先必须获得性能良好的n型和p型ZnO材料,并实现透明的ZnO同质p-n结。高质量的n型ZnO很容易实现,但是ZnO的p型掺杂由于其固有的极性却非常困难,这是目前制约ZnO实际应用的瓶颈,也是ZnO研究中面临的主要挑战。这一课题也正是本文研究的重点和核心,本文的研究便是以ZnO的p型掺杂为中心而展开的。 本文利用直流反应磁控溅射和固体源化学气相沉积两种生长技术对ZnO半导体光电材料进行研究。利用直流反应磁控溅射获得了本征、n型和p型ZnO晶体薄膜这一完整的体系,实现了ZnO同质p-n结;固体源化学气相沉积是作者在实验过程中发展起来的一种技术,最初也是用于ZnO的p型掺杂,但该技术最为主要的成果还是发现了一些新的现象,如ZnO新型的晶体学生长取向、ZnO量子点结构等。本文对这些ZnO材料的结构、形貌、光学、电学及其成分等诸多方面的性能进行了测试分析,予以详细而深入的研究与探讨。 1.直流反应磁控溅射生长ZnO晶体薄膜 利用直流反应磁控溅射(DCRMS)技术获得了本征ZnO(i-ZnO)薄膜、Al掺杂n型ZnO(n-ZnO:Al)薄膜(ρ=～10~(-4)Ωcm)、N掺杂p型ZnO(p-ZnO:N)薄膜(ρ=～10~1Ωcm)和N-Al共掺p型ZnO(p-ZnO:(N,Al))薄膜(ρ=10~0Ωcm),形成了ZnO p-i-n完整的晶体薄膜体系。特别是对于p型ZnO晶体薄膜进行了详细深入的研究,获得很好的结果,如p-ZnO:(N,Al)薄膜,其电阻率可以低至2.64Ωcm,且具有较好的稳定性。
许妮[10]2012年在《ZnO纳米棒阵列的制备和光发射》文中提出ZnO由于易于制备和优良的光电特性而可望成为下一代光电子材料,尤其是一维纳米结构ZnO,室温下具有较高的紫外光发射效率和较低阈值的受激辐射本领,因而在包括紫外激光器的紫外发光器件制作方面具有良好的前景；排列整齐的一维ZnO纳米结构具有良好的电子传导本领,因此可用作太阳能电池的工作电极,有效分离电子-空穴对并成为电子传输的优良通道。本论文以ZnO纳米棒为研究对象,在用两步法成功制备排列整齐的ZnO纳米棒阵列的基础上,研究了ZnO纳米棒阵列的光发射特性,在室温条件下获得较强的紫外光致荧光发射和低阈值的紫外受激辐射。本论文还以ZnO纳米棒阵列为基础,尝试了ZnO/CdS和ZnO/ZnSe复合纳米结构的制备。本论文的主要工作包括叁个部分。第一部分考察了影响ZnO纳米棒生长的多种因素,包括缓冲ZnO和衬底晶格失配、辅助ZnO纳米棒生长的籽晶层,用于ZnO纳米棒水热生长锌盐种类和浓度,以及ZnO纳米棒水热生长的条件。研究表明：相对于ZnCl2而言,以Zn(NO3)2·6H2O为锌盐与HMT溶液反应,更易水热生长得到长径比高、发光性能优异质的ZnO纳米棒阵列；用ECR-PLD方法沉积的ZnO纳米晶籽晶层可以有效缓冲ZnO和Si之间的晶格失配、辅助ZnO纳米棒生长、并诱导ZnO纳米棒沿垂直衬底方向生长,ZnO纳米棒的生长还受籽晶层的厚度及晶粒的影响,其中,经400℃退火处理的20nm厚的ZnO纳米晶是生长ZnO纳米棒、制备ZnO纳米棒阵列的理想的籽晶层；而溶液浓度0.04mol/L(M)、水热温度90℃和生长时间6小时是较佳的水热生长排列整齐的ZnO纳米棒阵列的条件。第二部分在对ZnO纳米棒阵列的形貌观察、结构表征以及退火处理的基础上,重点研究了ZnO纳米棒阵列的光发射特性。结构表征显示,制备的ZnO纳米棒为c-轴取向的纤锌矿结构,由平均尺寸为46nm纳米晶构成；直径30至70nm、长度约为1.1μm、排列整齐的ZnO纳米棒形成的阵列具有良好的室温光发射特性,特别低阈值的受激辐射,在连续的紫外光的激励下可以发射较强的紫外光,在30ps的脉冲紫外泵浦下可以发射类似于随机激光的紫外受激辐射,受激辐射的阈值约为16kW/cm2。ZnO纳米棒阵列优异的紫外光发射特性归因于高结晶质量ZnO纳米棒的整齐排列。第叁部分在成功制备ZnO纳米棒阵列的基础上,用脉冲激光沉积法在ZnO纳米棒阵列上沉积CdS或ZnSe薄膜,尝试ZnO/CdS和ZnO/ZnSe复合纳米结构的制备。两种复合纳米结构的表面形貌观察、晶体结构测试和发光特性测量的结果表明：ZnO/ZnSe复合纳米结构的稳定性要高于ZnO/CdS,在相同的沉积时间下,CdS纳米颗粒只能覆盖至ZnO纳米棒长度的1/2,而ZnSe可以覆盖纳米棒长度的3/4；通过XRD表征我们得到了位于2θ=26.55°处的CdS四面体相或六角相的衍射峰和位于20=27.3°处的ZnSe四面体相,并估算出ZnO/CdS和ZnO/ZnSe复合纳米结构中的CdS和ZnSe的平均晶粒大小分别为22.7和16.3nm；在室温时紫外连续激光的激励下,两种复合纳米结构的UV发光峰相比纯ZnO纳米棒阵列均有所减小,ZnO的缺陷发光峰也有所减小。
参考文献：
[1]. ZnSe晶体的气相生长与光电特性研究[D]. 李焕勇. 西北工业大学. 2003
[2]. ZnSe薄膜化学反应助热壁外延生长及性能表征[D]. 白大伟. 西北工业大学. 2007
[3]. 硫属化合物p型半导体纳米结构的合成及其光电性能研究[D]. 李山鹰. 合肥工业大学. 2011
[4]. CVT一步生长的ZnSe单晶的光电特性研究[J]. 李寒松, 李焕勇. 人工晶体学报. 2012
[5]. 氧化锌及硒化锌基纳米复合材料的制备与性能研究[D]. 刘晓艳. 吉林大学. 2016
[6]. ZnSe薄膜生长及工艺优化[D]. 赵海涛. 西北工业大学. 2004
[7]. ZnSe单晶的气相生长及光学性质[J]. 李焕勇, 介万奇. 功能材料. 2003
[8]. 准一维ZnM（M=O，Se）纳米结构：可控合成及其光电子器件应用[D]. 聂彪. 合肥工业大学. 2013
[9]. ZnO半导体光电材料的制备及其性能的研究[D]. 吕建国. 浙江大学. 2005
[10]. ZnO纳米棒阵列的制备和光发射[D]. 许妮. 复旦大学. 2012