ZnO納米陣列與聚合物材料復(fù)合器件的界面特點(diǎn)和載流子傳輸機(jī)制研究.pdf

1、短波光源在高密度信息存儲(chǔ)、光刻技術(shù)和照明系統(tǒng)中均有廣泛應(yīng)用，對其性能的要求也越來越高，ZnO的發(fā)光波長比GaN更短，發(fā)光能量更高，是研究短波發(fā)光器件的一顆新星。但由于ZnO存在p型摻雜的世界性難題，所以其電致發(fā)光二極管的研究工作進(jìn)展緩慢。與之相比，由于納米材料特殊的光、電、磁、力等性能，使得ZnO納米結(jié)構(gòu)的合成和應(yīng)用研究越來越廣泛。我們課題組利用ZnO納米陣列與有機(jī)材料復(fù)合，已經(jīng)率先開發(fā)出一種ZnO的紫外發(fā)光器件。但是該工作存在若干問題

2、:①水熱法合成ZnO納米陣列的影響因素很多，仍需完善;②ZnO納米陣列結(jié)構(gòu)復(fù)雜，陣列表面粗糙度大，有機(jī)層在它上面的成膜質(zhì)量不佳;③關(guān)于有機(jī)無機(jī)復(fù)合界面研究甚少，導(dǎo)致該器件的載流子輸運(yùn)及發(fā)光機(jī)理不明確。本文針對以上問題做了如下研究工作。
　　首先，通過對兩步低溫水熱法的工藝研究進(jìn)一步完善了ZnO納米陣列的生長參數(shù)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):一、初始階段較緩慢的升溫速度，有利于ZnO納米陣列的取向性生長，且不會(huì)在反應(yīng)初期就耗盡大量營養(yǎng)液，生長出的陣列

3、單分散性較好，長度也更長。二、襯底晶種面小角度向下傾斜放置，既可以排除自由形核生長的大尺寸氧化鋅在陣列表面的沉積附著，又可以擺脫前驅(qū)液加熱反應(yīng)過程中生成氣體的吸附作用，從而使陣列表面干凈平整，利于有機(jī)材料的成膜。
　　其次，為了研究ZnO陣列表面有機(jī)材料的成膜完整性和器件的載流子輸運(yùn)機(jī)理，本文采用多種高分子聚合物與ZnO復(fù)合的方式制作器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚合物分子式的結(jié)構(gòu)和分子量大小是決定該聚合物是否能完整覆蓋陣列表面的關(guān)鍵性因素，

4、分子鏈尺寸越大且越容易纏連在一起的高分子聚合物，更容易實(shí)現(xiàn)陣列表面的完整覆蓋。因此我們最終選擇聚合物MEH-PPV與ZnO陣列制作成有機(jī)無機(jī)復(fù)合器件，并實(shí)現(xiàn)了氧化鋅的電致發(fā)光，其主要發(fā)光峰來源于氧化鋅的帶邊激子輻射，中心波長位于380nm。根據(jù)器件的電荷密度分布示意圖，得知該器件的載流子是通過尖端隧穿注入的方式實(shí)現(xiàn)復(fù)合發(fā)光。
　　最后，本文對ZnO納米陣列型薄膜的表面粗糙度和鍍膜質(zhì)量做了一些初步研究。在陣列上鍍膜的方式主要有兩種，