宽禁带半导体ZnO材料调研.doc

目 录 摘 要 IV Abstract V 1 前 言 1 2 半导体材料 2 2.1 半导体材料的发展 2 2.2 半导体材料的基本特性 2 2.2.1 电阻率 2 2.2.2 能带 2 2.2.3 禁带宽度 3 2.2.4 PN结 3 2.2.5 半导体材料的特点 4 2.3 半导体的应用 5 2.3.1 元素半导体材料 5 2.3.2 有机半导体材料 5 2.3.3 非晶半导体材料 5 2.3.4 化合物半导体材料 5 3 宽禁带半导体材料氧化锌（ZnO）的性质和制备方法 6 3.1 第三代半导体材料 6 3.2 ZnO的性质 7 3.2.1 ZnO基本结构 7 3.2.2 ZnO的紫外受激发射 9 3.2.3 ZnO的透明导体特性 11 3.2.4 ZnO的气敏性能 12 3.2.5 ZnO的压敏特性 13 3.2.6 ZnO的p-n结特性 14 3.2.7 ZnO的其他特性 14 3.3 ZnO材料的制备 14 3.3.1 化学汽相淀积（CVD） 15 3.3.2 磁控溅射法 15 3.3.3 喷雾热解法 15 3.3.4 溶胶凝胶法 15 3.3.5 脉冲激光沉积法(PLD) 15 3.3.6分子束外延法(MBE) 16 3.3.7原予层外延生长法(ALE) 16 4 ZnO薄膜的器件研究及其应用 17 4.1 紫外探测器 17 4.2 压电器件 17 4.3 太阳能电池 18 4.4 气敏元件 18 4.5 压敏元件 18 4.6 发光器件 18 4.7 声表面波器件（SAW） 18 5 纳米氧化锌的性质和用途 20 5.1 表面效应 20 5.1.1表面效应 20 5.1.2体积效应 20 5.2 纳米氧化锌的用途 21 5.2.1纳米氧化锌在橡胶轮胎中的应用 21 5.2.2纳米氧化锌在陶瓷中的应用 22 5.2.2纳米氧化锌在陶瓷中的应用 22 5.2.3纳米氧化锌在防晒化妆品中的应用 22 5.2.4纳米氧化锌在油漆涂料品中的应用 23 5.2.5纳米氧化锌在纺织品中的应用 24 5.2.6纳米氧化锌在催化剂和光催化剂中的应用 25 5.2.5纳米氧化锌在电化学中的应用 25 5.2.5纳米氧化锌在复合材料中的应用 26 5.3 存在的问题 26 5.4 研究方向也前景展望 27 5 结论 28 谢 辞 29 参考文献 30 摘 要 为了满足未来电子器件要适应高频、大功率、耐高温、抗辐照等特殊环境需求新发展起来了第三代半导体材料—宽禁带半导体材料宽禁带(WBG)半导体材料ZnO具有禁带宽、激子能量大、高化学稳定性和热稳定性等特点，使得目前高质量ZnO材料和器件的制备成为国际上的研究热点之一。ZnO在气体传感器、太阳能电池、紫外光电探测及激光器等许多领域具有广阔的应用前景。纳米氧化锌以其优越的性能特点，在橡胶、涂料、陶瓷、防晒化妆品等等领域展示出引人注目的广泛应用。 本文简单介绍了半导体的发展和应用，宽禁带半导体的发展。着重介绍了ZnO的性质、材料制备、器件方面的研究以及纳米ZnO在各个领域的应用和发展。 关键词：宽禁带半导体；氧化锌；透明导体；紫外光电探测；纳米氧化锌 Research of the Materials of Wide Band-Gap Semiconductor ZnO ABSTRACT To adapt to the needs of the special environment of the high-frequency, high power, high temperature, anti-irradiation, etc. The third generation of semiconductor materials wide-band gap semiconductor materials have been developed There are increasing emphases focused on ZnO, a new kind of wide band-gap(WBG)semiconductor material. ZnO thin film has been used widely and effectively in the fields of surface acoustic wave devices, solar cells, gas sensors and etc. Still new developments have been obtained in the related research of ultraviolet detectors, light emitting diodes and laser diodes. Nano