ZnO基Ⅱ型纳米异质结构的制备与光学性质研究.pdf

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2、Dateof0、，、浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：羽．诱威签字日期：Ⅻ，／年石月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘鲎可以

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：朝、础减导师签名：鳓眦『J年6月7日鳓％f，年多月妒序言从十九世纪的钢铁到今天各种各样的先进功能材料，能够在更小的尺度上控制和调节材料的性质和功能越来越成为当代人类发展的目标。无论是钢铁水泥还是硅芯片，材料的性质总是由它的微观结构决定的。随着显微技术的逐渐发展，人们逐渐能够在微观上观察并操控物质，并产生了在微观上改造材料的愿望。纳米，这个计量单位已经基本接近了组成物质的最基本单位一一

4、原子的尺度。因而，在纳米尺度上对物质进行研究实际就是深入到了物质最基本的组成上探求物质的性质。由此在二十世纪八十年代就诞生了一个交叉学科一一纳米科学。在纳米科学的这棵大树上，纳米光电子学是其中一个很重要的分支。自从第一支晶体管诞生之后，人们除了关注电子器件的性能以外，还关注着其尺寸的大小。因为随着人类对仪器设备的功能性要求越来越高，需要一个器件上集成更多的功能，这就对构成器件的各个功能单元的材料的尺度提出了极具挑战性的要求。人类的欲望总是无止境的，光电子行业发展到今天，器件的集成度已经逼近了物质的基本单元的尺度。但人类又总是一个充满激情地挑战自然

5、的物种，不会甘心地受自然的约束．当今的科学家们已经开始着手利用各种方法突破物质尺度的极限，这种努力不仅发生在物理学中，在化学、生物学、光学领域的研究者们也在尝试着突破物质的极限，用微观的语言与原子对话。将纳米科技的成果引入到现代光电子学上会使得光电器件的性能得到大幅度提高，这不仅是器件性能的改变，更是能量转换效率的提高。在能源日趋紧张的今天就显得更有意义。在半导体光电领域，传统的硅基材料目前仍然在微电子、太阳能等领域发挥着重要的作用。但是任何物质都有其自身的缺陷，人们总是希望开发新的材料来弥补原有传统材料的种种不足。在发光材料上，硅自身并不具有优

6、势，目前还是以III．V族半导体为主，尤其是GaN，已经制成了广泛使用的商用发光器件。而发光器件的核心问题就是如何最大限度地转换出光能。ZnO作为一种新型半导体发光材料，受到了全世界的广泛关注。自本世纪初以来，ZnO纳米结构的成功合成为其在各个领域的应用打下了坚实的基础。目前，ZnO的应用已经不再局限于发光材料领域，除了光电器件之外，在生物医学、纳米给药、化学传感等其他领域都发挥着重要的作用。诚然，无论一种物质具有多么优秀的理化性能，总还是会受到自然界创造物质自身的限制。由此，对大自然给我们的种种物质进行改性成为了人们改造自然的一种重要手段。对纳

7、米结构来说，内部的掺杂和外部的修饰都是提高纳米材料性能的重要手段。纳米结构的一个重要的特点就是表面积比体材料要大得多，因序言而表面和界面的功能也就更强大，很多现象也都是在这个地方发生的。纳米表面科学已经成为了纳米科技的一个分支，不仅受到研究表面的科学家的关注，更是纳米科学领域内所有研究者关注的对象。本文是基于ZnO这种新型的宽禁带半导体为中心，利用ZnO形成II型纳米异质结构，以开发和提高ZnO的光学性能。II型纳米异质结构的能带结构在荧光发射方面具有独特的性质。利用II型纳米异质结构可以调节荧光发射的波长，并且其空间电荷分离的不均匀性会导致在体

8、系内出现较强的局域电场，从而出现光增益。这就能大大提高光子发射的效率。II型纳米异质结构还会导致有效地电荷分离，这种效应能够提高光伏电池