硅基氧化锌纳米晶异质结电致发光性能研究

摘要

ZnO作为光电性能优异的第三代直接带隙半导体，其禁带宽度为3.37eV，激子束缚能高达60meV。本文采用溶胶-凝胶法制备了基于ZnO纳米晶的异质结发光二极管。通过引入电子阻挡层(NiO)、表面修饰层(AZO)和稀土(Er3+)来提高ZnO纳米晶器件的电致发光性能，主要内容如下:
　　(1)使用射频磁控溅射和旋涂方法制备n-ZnO NCs/i-NiO/n-Si同型异质结发光器件。对器件进行电致发光和时间分辨荧光光谱测试，结果表明加入中间层(i-NiO)有效提高了空穴注入效率，使得器件的电致发光强度提高了约六倍。这项工作表明，i-NiO电子阻挡层可以有效地提高n-ZnO NCs/n-Si同型异质结发光器件的性能。
　　(2)提出一种利用和调控ZnO纳米晶的本征缺陷发光来实现ZnO近白光电致发光的方法。使用AZO进行表面修饰，成功将n-ZnONCs/n-Si发光二极管的发光颜色调节为近白色。相对于红光和蓝光，AZO光谱“剪刀”对绿光的抑制作用更明显。此外，在光致发光谱和电致发光谱中，通过ZnO NCs紫外区域的近带边发射峰的红移，清楚地观察到了量子尺寸效应。
　　(3)采用溶胶-凝胶的方法，分别制备了Er3+掺杂浓度为0％、0.46％和1.95％的ZnO NCs:Er3+/p-Si电致发光器件，光致发光和电致发光测试表明，随着Er3+离子浓度的增加，来自于2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2能级的电子跃迁特征发光逐渐增强。当掺杂浓度为1.95％时，光致发光谱和电致发光谱均显示出明显的Er3+特征峰，得到了CIE坐标为(0.33，0.49)的绿光。

目录

声明

摘要

1．1 引言

1．2 ZnO材料概述

1．2．1 ZnO材料的特性

1．2．2 ZnO材料的结构

1．2．3 ZnO材料的本征缺陷

1．2．4 ZnO材料的制备方法

1．3 课题研究内容及意义

参考文献

第二章 n-ZnO NCs／NiO／n-Si电致发光器件

2．2 n-ZnO NCs／NiO／n-Si发光器件的制备

2．3 材料与器件性能表征与讨论

2．3．1 ZnO纳米晶表征

2．3．2 n-ZnO NCs／i-NiO／n-Si发光器件的电、光学性能测试

2．4 本章小结

参考文献

第三章 AZO／n-ZnO NCs／n-Si电致发光器件

3．1 引言

3．2 AZO／n-ZnO NCs／n-Si近白光发光器件的制备

3．3 材料与器件性能表征与讨论

3．3．1 ZnO纳米晶薄膜SEM表征

3．3．2 AZO／n-ZnO NCs／n-Si近白光发光器件的电、光学性能测试

3．4 本章小结

参考文献

4．1 引言

4．2 稀土Er3+掺杂ZnO纳米晶发光器件的制备

4．3 材料与器件性能表征与讨论

4．3．1 稀土Er3+惨杂ZnO纳米晶薄膜SEM、能谱表征

4．3．2 稀土Er3+掺杂ZnO纳米晶发光器件的电、光学性能测试

4．4 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

5．1 研究总结

5．2 工作展望

致谢

攻读硕士期间发表论文情况