一維Ⅱ-VI族半導體納米結構光電性能調控與器件應用.pdf

1、一維半導體納米結構相對于其同組份的薄膜和體結構而言具有優(yōu)異、獨特的光學、電學和機械等性質，因而引起了人們的廣泛關注。一維直接寬帶隙的 II-VI族化合物半導體（例如ZnO，ZnSe，CdS等），被認為是構造高性能納米電子和納米光電子器件的理想半導體材料。有效調控半導體的導電能力和導電類型是半導體材料應用于光電器件的前提。然而，由于II-VI族半導體存在著嚴重的自補償效應，利用傳統(tǒng)的體摻雜的方法對其導電能力和導電類型進行調控還面臨著許多挑

2、戰(zhàn)，從而阻礙了II-VI族半導體納米結構光電器件的應用。實現(xiàn)高質量的一維II-VI族半導體納米結構的可控制備并對其光電性質進行有效地調控,對構造基于 II-VI族半導體納米結構的高性能光電器件具有重要意義。本研究首先制備了高質量的一維II-VI族半導體納米結構，并通過摻雜的方法實現(xiàn)了對其導電類型或導電能力的有效調控。在此基礎上，結合微納加工技術和工藝，構筑了基于一維II-VI族半導體納米結構的高性能光電器件，并系統(tǒng)地研究了其光電性能。<

3、br>　　本研究主要內容包括：⑴用化學氣相沉積(CVD)方法合成了高質量的一維 II-VI族半導體納米結構。通過用MoO3納米點對ZnSe納米帶進行表面電荷轉移摻雜,成功地將ZnSe納米帶的導電類型由本征的弱n型導電轉變成p型導電。摻雜效果由單根ZnSe納米帶背柵場效應晶體管在摻雜前后的電學測試來確認，同時得到了高達48.17 cm2V-1s-1的空穴遷移率和1.261019 cm-3的空穴濃度。探究了MoO3納米點表面電荷轉移摻雜Zn

4、Se納米帶的摻雜機理。由于 MoO3納米點和ZnSe納米帶之間發(fā)生電荷轉移，ZnSe納米帶的導電能力隨著摻雜所用的 MoO3納米點溶液的濃度的增大而增強。摻雜后的ZnS e納米帶的導電性比本征 ZnS e納米帶的導電性提高了7個數(shù)量級。通過表面電荷轉移摻雜方法，構筑了基于單根ZnSe納米帶的p-n同質結光伏器件和p-ZnSe/n-Si異質結器件,并研究了器件的光電性能。得益于獨特的摻雜方法和高質量的同質結，光伏器件取得了高達1.84％的

5、光電轉換效率。由于異質結構的原因，p-ZnSe/n-Si異質結器件不僅對白光有明顯的光響應，對紫外光和深紫外光也有明顯的光響應。我們還嘗試了表面電荷轉移摻雜方法對其它II-VI族半導體納米結構（如CdSe和ZnTe）的導電類型和導電能力的調控。⑵通過熱蒸發(fā)的方法成功地合成了高質量的 Mo摻雜的 CdS-CdMoO4核殼結構的納米帶。熱蒸發(fā)過程不僅實現(xiàn)了對 CdS納米帶的有效摻雜，而且在其表面形成了一層非晶層和一層 CdMoO4多晶殼層。