磷摻雜ZnO納米柱的制備及摻雜機(jī)理.pdf

1、ZnO是典型的第三代寬帶隙半導(dǎo)體，是II-VI族直接帶隙半導(dǎo)體，其禁帶寬度為3.37eV，室溫下激子束縛能高達(dá)60meV，遠(yuǎn)大于室溫的熱離化能26meV，因此ZnO是制備室溫紫外激光器的優(yōu)良材料；而由于ZnO材料熱穩(wěn)定性高、外延溫度低、鋅元素價(jià)格便宜等特點(diǎn)，使得.ZnO成為了研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。雖然ZnO有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但是由于未摻雜的ZnO為n型半導(dǎo)體，其摻雜雜質(zhì)的低固溶度和ZnO本身的自補(bǔ)償效應(yīng)使得ZnO的p型摻雜十分困難，這也大大的

2、阻礙了ZnO在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用。研究者們對(duì)ZnO的p型摻雜進(jìn)行了大量的研究，但是仍.然有很多問題沒有解決。本文采用水熱法，制備出未摻雜的ZnO納米柱，并在制備本征ZnO納米柱的基礎(chǔ)上，以磷酸二氫銨為磷源制備出了磷摻雜p型ZnO納米柱，利用掃描電子顯微鏡、能譜儀、和光致發(fā)光測(cè)試系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行表征，研究了不同水熱條件對(duì)磷摻雜ZnO納米柱的影響，并初步的研究了磷摻雜ZnO納米柱的摻雜機(jī)理。
　　具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、首先對(duì)在

3、襯底上利用溶膠-凝膠提拉法制備 ZnO種子層進(jìn)行改進(jìn)，減少制備種子層過程中暴露在空氣中的時(shí)間，減少制備的ZnO納米柱中的污染雜質(zhì)；并改進(jìn)種子層提拉技術(shù)，增加種子層提拉次數(shù)，并對(duì)在提拉后對(duì)種子進(jìn)行退火處理，使得制備的ZnO納米柱尺寸均勻、長(zhǎng)徑比均一、有良好的c軸取向。
　　2、以水熱法制備本征ZnO納米柱為基礎(chǔ)，以磷酸二氫銨作為磷源，制備出了磷摻雜ZnO納米柱。用SEM、EDS對(duì)制備的磷摻雜ZnO納米柱進(jìn)行表征，研究了不同的水熱條件

4、，對(duì)磷摻雜 ZnO納米柱形貌、尺寸、磷含量等的影響。制備出了尺寸均勻、長(zhǎng)徑比均一的磷摻雜ZnO納米柱。
　　3、通過對(duì)磷摻雜ZnO納米柱進(jìn)行不同溫度的退火處理，成功制備出了磷摻雜p型ZnO納米柱。通過SEM、EDS等測(cè)試方法對(duì)p型ZnO納米柱進(jìn)行表征，對(duì)磷摻雜ZnO納米柱的生長(zhǎng)及摻雜機(jī)理進(jìn)行了解釋。并通過低溫PL和變溫PL測(cè)試對(duì)磷摻雜p型ZnO納米柱進(jìn)行了表征，研究了磷摻雜ZnO中導(dǎo)電類型的轉(zhuǎn)變及磷元素在ZnO中的摻雜能級(jí)，從而證