【精品】综述 冯佳.doc

《【精品】综述 冯佳.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、1•绪论近年来，具有特殊物理化学性质的氧化锌纳米材料引起了实验和理论研究的极大关注，特别是对其各种形态合成和表征。由于氧化锌纳米材料是一种宽禁带的半导体，且具有优良的光学和电学性质，因此具有非常有意义的潜在应用价值。而人们对氧化锌的研究不仅局限在其体材料的性质上，随着实验合成手段的发展，对氧化锌纳米管以及纳米条带的研究也取得了一定的进展。由于氧化锌的宽禁带性质，因此人们主要通过各种掺杂如过渡金属原子、碳原子以及氮原子等对其能隙结构进行调节。而乂因为GaN与ZnO有着非常相近的晶格常数，所以实验上可以合成两者混杂的纳米条带，而两种纳米

2、条带的混杂，可以得到p型以及门型半导体结构。1.1ZnO半导体材料氧化锌（ZnO）作为一种多用途的半导体材料，一直受到国内外学术界的广泛关注。尤其是自1997年发现知0薄膜具有紫外受激发射的本领以来，Z门0成为继GaN之后新的短波长半导体材料的研究热点。与3N等其它光屯子材料相比，氧化锌化合物半导体材料具有低介电常量、大光电耦合率、高的化学稳定性以及优良的压电、光电特性。特别是ZnO的激子束缚能高达60meV,是一种在紫外和蓝光发射方面很有前途的新型光电子材料，由于加0基晶体管对可见光不敏感，用ZnO材料制作的透明薄膜晶体管可以去掉

3、阻止光暴霜的防护层，而且通过控制掺朵水平在保留材料透明度的同时，可以改变半导体的屯子特性向金属转变，这使得ZnO材料在平面显示和太阳能电池领域有广泛的应用前景。研究表明：掺杂A1,Ga,In等元素可以得到电学性能很理想的n-ZnO材料，很大程度上改善ZnO薄膜的电导率。而ZnO的p型掺杂却十分困难，这主要是由于受主的溶解度偏低，而且知0中的本征施主缺陷会产生高度的自补偿效应。共掺杂理论自Reiss等人提出后，在克服宽禁带半导体的p型掺朵困难上引起了广泛关注。通过施主和受主共掺杂有效地限制了木征缺陷的补偿效应，增强Tp型受主的固溶度，

4、降低了受主电离能并且改变载流子的迁移率，从而提高P型传导率。共掺杂法一般将P型掺朵剂（A）结合少量的门型杂质（D）作为共掺朵质(DA),在体相半导体中形成A-DA,A2-DA,A3-DA等复合体，这些复合体的存在通常能够降低P型掺杂剂的电离能，对提高空穴浓度有重要意义。利用共掺杂技术实现P型掺杂研究方面已经取得了一些进展。然而，N-Gei共掺余加0晶体的理论计算和分析却少有报道，木文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软腹势法和32原子的超胞模型计算了N-Gd共掺杂ZnO的电子结构及光学性质。ZnO三角锥配位体：灰色代表Zn原子

5、，黑色代表0原子ZnO的门型掺杂较易实现，川族的Al、Ga.I门代替Z门位和VII族的Cl、I代替0位均可实现n型掺杂。其中，A1掺杂的ZnO质量最好，电阻率可达105Q-cm量级，电子浓度可达IO21cm3,Hall迁移率达40cm2/(V•s),可见光透过率大于90%。1.2GaN半导体材料III-V族化合物G&N作为第三代半导体材料，具有禁带宽度大、击穿场强大、介电常数小、电子漂移饱和速度高、衬底的绝缘性能和导热性能良好等优点,已成为冃前世界上最先进的半导体材料之一。由于G&N室温禁带宽度为3.4eV,载流子带间跃迁产生辐射波

6、短，掺杂后，不仅可以在高温、高频、大功率和高密度集成下工作，还可使发光波长移至可见区域，因此，GaN基材料是制备紫外到可见光范围内光电子器件的理想材料。早期研究还发现，禁带宽度越宽，稀土发光的猝灭越弱，当稀土掺杂宽禁带GaN的淬灭温度降低，制作器件所使用的温度范围就可增大，具有很高的实用价值。但由于多种原因，p型掺杂的GaN材料性能仍达不到理论设计水平，严重阻碍了GaN基器件的发展。近年來，对G&N基材料光电性能的要求不断提升，选用何种掺杂元素，如何提高GaN的掺杂制备技术成为研究者关注的热点。根据国内外近10年来关于不同掺杂元素对

7、GaN基材料光学性能影响的研究近况，总结概括IIA族、过渡族以及稀土族元素对Ga的掺杂和掺杂后对Ga基材料发光性能的影响。1925年，徳国物理学家海森堡(W.Heisenberg)提出了量子力学的矩阵形式，1926年，奥地利物理学家薛定铐(E.Schrdinger)提出了量子力学的波动方程，标志着量子力学的诞生，同时也为化学家提供了认识物质化学结构与性质及其相互关系的、新的理论工具。1927年物理学家海特勒(W.Heftier)和伦敦(F.London)将量子力学处理原子结构的方法应用于氢气分子，成功地阐释了两个中性原子形成化学

8、键的过程，他们的成功标志着量子力学与化学的交叉学科一—量子化学的诞生。在海特勒和伦敦之后，化学家们也开始应用量子力学处理各种化学问题。鲍林(L・Pauling)在氢分子模型基础上于1928年发展了价键理论(ValenceBondThe