单根氧化锌微米线基异质结发光二极管研究

doi:C1460330F33F7F46C4F3B98640E014EF

	单根氧化锌微米线基异质结发光二极管研究
	刘洋
学位类型	博士
导师	单崇新 ; 姜明明
	2019-06-01
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
关键词	氧化锌微米线紫外发光二极管电致发光可调谐发光
摘要	紫外光源(发光二极管(LED)和激光二极管(LD)等)在水和空气净化、生物医学消毒、光刻等领域有重要的潜在应用,引起了研究者们的广泛关注。与气体激光器和汞灯相比,半导体紫外光源具有体积小、质量轻、制作简单和成本低等优点,使其在军事和民用上具有广泛应用。宽禁带半导体,金刚石,III-V氮化物半导体和II-VI族氧化物半导体是潜在的紫外光电的候选者。六角纤锌矿结构氧化锌(ZnO)是II-VI族宽禁带(3.37 eV)的直接带隙半导体材料,它具有高化学稳定性、大光电耦合系数、高的激子结合能(60 meV)以及优良的光学、电学等特性,被广泛应用于光电器件、气敏器件、太阳能电池以及紫外探测等方面。此外,与其他微纳结构晶体相比,ZnO半导体材料具有结晶质量高、易于制备、原材料丰富,安全环保等特点,是制造高效稳定紫外微纳光电器件潜在的应用材料。但是ZnO半导体材料仍然存在着载流子传输效率低、表面缺陷难于调控、金属半导体接触诱导焦耳热耗散、异质结器件发光效率偏低以及紫外波段波长难以调谐等问题。因此,针对以上问题,本论文围绕可控性Ga掺杂ZnO微米线的生长,及ZnO:Ga微米线的发光、异质结紫外发光二极管器件的设计和制备开展了研究工作,并取得了如下创新性研究成果做:1.利用气相传输法可控性的生长了不同Ga掺杂浓度的ZnO:Ga微米线。随着Ga掺杂浓度的增加,单根ZnO微米线呈现出典型的近带边PL发射,发光中心波长从390 nm蓝移至370 nm。说明Ga掺杂元素的引入可以有效可控的调谐ZnO的带隙,实现ZnO近带边PL发射波长的可调谐。2.采用不同Ga掺杂浓度的ZnO微米线构筑n-ZnO:Ga/p-GaN异质结构,获得了以ZnO微米线的近带边发射(FWHM~10 nm)为主导紫外发射。随着Ga掺杂浓度的增加,异质结构紫外波段波长可调谐,辐射范围从384 nm至372 nm。产生这一结果的原因可归于Ga掺杂元的介入引发了莫斯-布尔斯坦效应,抑制了界面处的EL发射,使得ZnO微米线的近带边发射占主导。也进一步证实了ZnO微米线光学带隙工程的可行性以及在波长可调谐紫外光源中的潜在应用价值。3.利用金属纳米颗粒(比如Au、Ag、Al)的局部等离激元衰变诱导产生“热电子”,提高ZnO微米线载流子的再注入,调控ZnO的表面缺陷,进而制备出在可见光波段范围内发光中心波长可调的荧光灯丝光源。也为后续研究高效的发光二极管和激光二极管工作提供良好的技术和理论支持。
页数	118
DOI	C1460330F33F7F46C4F3B98640E014EF
语种	中文
引用统计
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/63890
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	刘洋. 单根氧化锌微米线基异质结发光二极管研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2019.

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单根氧化锌微米线基异质结发光二极管研究.（7612KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文