ZnO-ZnS-Mn異質(zhì)結(jié)論文：立方相ZnS-Mn水熱法磁控濺射白光.doc

ZnO/ZnS:Mn異質(zhì)結(jié)論文：立方相ZnS:Mn水熱法磁控濺射白光【提示】本文僅提供摘要、關(guān)鍵詞、篇名、目錄等題錄內(nèi)容。為中國學(xué)術(shù)資源庫知識代理，不涉版權(quán)。作者如有疑義，請聯(lián)系版權(quán)單位或?qū)W校。【摘要】ZnO和ZnS都是II-VI族寬帶隙半導(dǎo)體材料，具有良好的光電性能，被廣泛地應(yīng)用于發(fā)光二極管、熒光顯示和光催化等領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)的迅猛發(fā)展，成功地合成出了ZnO以及ZnS的納米線、納米棒、納米帶和納米管以及核殼結(jié)構(gòu)等獨特的納米結(jié)構(gòu)。制備成的納米結(jié)構(gòu)，具有大的比表面積、發(fā)光波長可調(diào)等不同于體材的優(yōu)良性質(zhì)，引起了人們的廣泛關(guān)注。這兩種半導(dǎo)體材料都存在兩種晶體結(jié)構(gòu)：閃鋅礦結(jié)構(gòu)和纖鋅礦結(jié)構(gòu)。低溫下制備的ZnO具有穩(wěn)定的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，而ZnS則具有穩(wěn)定的立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)。纖鋅礦ZnO中存在點缺陷氧空位和鋅填隙，使得ZnO通常存在中心在570nm左右的可見區(qū)發(fā)光,另外還可得到自由激子相關(guān)的中心在380nm的紫外發(fā)光。ZnS的發(fā)光性質(zhì)比較復(fù)雜，通常存在三個發(fā)光帶近帯邊350nm的紫外光、S空位電子與價帶空穴復(fù)合的藍(lán)光和S空位電子與S填隙空穴復(fù)合的綠光。ZnS的發(fā)光對晶體結(jié)構(gòu)和界面（表面）的微小變化很敏感，藍(lán)光和綠光常常存在此消彼長的關(guān)系，這取決于S填隙的作用，它是綠光發(fā)光中空穴能級的提供者，對綠光發(fā)光有促進作用。另外，摻雜的ZnS，尤其是納米尺寸的晶體ZnS:Mn，是性能優(yōu)良的黃橙光熒光材料，除了被用作熒光粉發(fā)光，還常常被用于制備黃橙光電致發(fā)光器件。ZnS:Mn的交流電致發(fā)光技術(shù)已經(jīng)很成熟，利用絕緣材料把ZnS:Mn夾在中間，在交流電的作用下，熱電子碰撞Mn2+發(fā)光中心，得到黃橙光發(fā)射。最近，又有報道，在化學(xué)合成的納米晶ZnS:Mn中實現(xiàn)了直流電致發(fā)光。以上對材料進行了簡要說明，下面對材料應(yīng)用進行簡單介紹。目前，白光的獲得仍然是人們感興趣的方向，白光可以通過以下三種方法得到：紅綠藍(lán)三基色二極管發(fā)光混成白光，利用二極管發(fā)出的紫外光激發(fā)白光納米晶材料得到白光，利用二極管發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)綠光和紅光進而混成白光。從原理上說，可以利用p-GaN/ZnO/ZnS:Mn結(jié)構(gòu)實現(xiàn)直流電注入白光發(fā)射。在該結(jié)構(gòu)中，ZnS:Mn可能存在S相關(guān)缺陷發(fā)光和Mn2+相關(guān)熱電子激發(fā)的發(fā)光。如果可以得到S相關(guān)綠光、Mn2+相關(guān)黃橙光、p-GaN中Mg受主相關(guān)的藍(lán)光，通過調(diào)節(jié)三者的強度比，就可以很好地混出白光?；谝陨媳尘氨疚淖隽艘韵卵芯浚海?）本文利用水熱法在藍(lán)寶石襯底上外延ZnO納米棒陣列，再利用磁控濺射方法包覆ZnS:Mn殼層，得到ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列，并對其界面結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)進行了研究。外延的ZnS:Mn包覆層為閃鋅礦結(jié)構(gòu)，與ZnO納米棒構(gòu)成TypeII能帶結(jié)構(gòu)，使得空穴在ZnO側(cè)耗盡，注入到ZnS；同時由于界面的存在，產(chǎn)生S填隙，捕獲空穴，從而得到S空位電子與S填隙空穴復(fù)合發(fā)出的中心在530nm的綠光。另外，由于晶粒尺寸較大而形成較多表面態(tài)，使得Mn2+沒有被激活，不能得到Mn2+相關(guān)的黃橙光。（2）利用同樣的兩步合成過程，將ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列外延生長到p-GaN襯底上，得到p-GaN/ZnO/ZnS:Mn結(jié)構(gòu)，并對其直流電致發(fā)光的測試結(jié)果進行深入的討論。利用p-GaN/ZnO作對比，包覆ZnS:Mn的p-GaN/ZnO能夠得到明顯的綠光。低電流注入下，電子-空穴首先在ZnO/ZnS:Mn界面復(fù)合，得到S相關(guān)530nm發(fā)光與弱的O空位565nm發(fā)光，疊加為中心波長550nm的綠光。隨著電注入增加，的電子到達(dá)p-GaN/ZnO界面，從而使藍(lán)光隨電注入增加明顯增強。這導(dǎo)致p-GaN/ZnO/ZnS:Mn色坐標(biāo)從綠光區(qū)進入白光區(qū)?！娟P(guān)鍵詞】ZnO/ZnS:Mn異質(zhì)結(jié)；立方相ZnS:Mn；水熱法；磁控濺射；白光；【篇名】p-GaN襯底ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列的制備及其發(fā)光性質(zhì)的研究【目錄】p-GaN襯底ZnO/ZnS:Mn核殼納米棒陣列的制備及其發(fā)光性質(zhì)的研究摘要4-6Abstract6-7引言10-11第一章 前言11-201.1 一維半導(dǎo)體納米材料發(fā)光性質(zhì)的研究歷史和現(xiàn)狀111.2 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的理論11-131.2.1 光致發(fā)光11-131.2.2 電致發(fā)光131.3 ZnO/ZnS 異質(zhì)結(jié)的研究綜述13-151.3.1 ZnO/ZnS 晶格失配14-151.3.2 ZnO/ZnS 光致發(fā)光151.4 p-GaN/ZnO 異質(zhì)結(jié)的研究綜述15-161.5 ZnO 納米棒陣列的制備16-171.6 ZnS:Mn 包覆層的性質(zhì)及制備17-191.7 選題意義19-20第二章 ZnO/ZnS:Mn 核殼納米棒陣列的制備及表征20-292.1 引言202.2 實驗部分20-212.3 ZnS:Mn 的表征21-232.4 ZnO/ZnS:Mn 納米棒陣列的表征23-262.5 結(jié)果討論26-282.5.1 ZnS:Mn 殼的生長機理26-272.5.2 ZnO/ZnS:Mn 核殼納米棒陣列 530nm 綠光機理27-282.6 小結(jié)28-29第三章 p-GaN/ZnO/ZnS:Mn 的電