基于氧化鋅的材料和納米器件研究.pdf

1、隨著近幾十年硅基半導體產業(yè)的飛速發(fā)展，硅本身已經無法滿足人類對器件在更多新穎應用場合的需求。大功率電子學、高頻電路、光電子學、柔性顯示、太陽能電池等等諸多領域都對半導體器件提出了更多的要求。雖然，硅基器件仍然會是半導體器件家譜圖中的主導者，但是，所有研究者在“摩爾定律”終點真正到來之前都意識到了硅的局限性。
　　事實上，放寬視野，在元素周期表上還有很多硅以外的選擇，比如Ⅲ-Ⅴ族半導體、Ⅱ-Ⅵ族半導體、二維晶體等等。氧化鋅(ZnO)

2、是在這些異軍突起的材料中的一員。借助量子力學理論的巨大成功，人類可以更好的認識和控制納米尺度的世界。這為科學研究和工程應用都開啟了無數(shù)嶄新的機遇和挑戰(zhàn)。與之前對硅的探究一樣，對ZnO的探究在深度上也延伸到了原子級別，在廣度上也擴寬到了許多與ZnO類似的材料。ZnO作為一種透明寬禁帶二元氧化物半導體，與其相似的材料一同都在很多應用領域大顯神通，比如薄膜晶體管、紫外光探測器、稀磁半導體、氣體傳感器甚至是化學催化劑。本論文不僅著眼ZnO和摻雜

3、的ZnO，還包括了與ZnO相似的三元氧化物(Zn2GeO4)和復雜化合物(InGaZnO4)。第一性原理計算揭示了能帶結構、態(tài)密度以及其與電氣、光電、磁、化學特性的內在聯(lián)系。借助光電子能譜，實驗可以直接測量得到異質結的能帶偏移。這是研究半導體和理解能帶理論的極好的實驗手段。文章最后還利用現(xiàn)有的陽極氧化工藝和原子層沉積技術，提出了一種新型的發(fā)光器件(命名為ZnO/AAO)，其發(fā)射出的光譜在很多場合都有使用價值。論文采用了多種表征手段研究了