基于氧化锌纳米线的紫外发光二极管.pdf

第56卷第6期2007年6月 物 理学 报 PHYSICA 1000．3290／2007／56(06)／3479-04ACTA SINICA @2007 基于氧化锌纳米线的紫外发光二极管* 孙 晖 张琦锋 吴锦雷+ (北京大学电子学系，北京100871) (2006年11月9日收到；2006年12月19El收到修改稿) 上．此法简易，反应温度低，易于大规模生产；其产物ZnO纳米线结晶良好，以c轴为优势取向，光激发下的紫外荧 光发射很强．二极管的电学接触采用聚合物填充的In阴极或以氧化铟锡(rro)玻璃紧压形成阴极．它们的二y特性 体现出良好的二极管性质．在正向偏置电压驱动下，构建的发光二极管可稳定发射波长在387nlTl的较强的近紫外 光和较弱的绿光． 关键词：ZnO纳米线，异质结，电致发光，水热法 PACC：7280E，7340L，7860F，8115L 1．引 言 2．实 验 ZnO材料以其合适的禁带宽度(常温下3．37eV)， cm。3 较高的激子束缚能(60meV)，低廉的价格，优良的抗 片．其电阻率小于10。Q·cm，掺杂浓度在1018 辐射能力，以及环保无毒等众多特点，已被人们作为 量级．被裁为合适大小后，Si片经丙酮超声清洗，乙 理想的光电子材料研究了很长时间．但是由于其块 醇超声清洗，去离子水冲洗，无水乙醇脱水风干．此 体材料往往缺陷较多，P型掺杂困难等原因，其电致 发光方面的研究未能获得突破．近年来随着纳米技 干10 术的发展，多种ZnO纳米结构陆续被发现，ZnO又成液由NaOH甲醇溶液和醋酸锌甲醇溶液混合加热至 o．其中ZnO纳米线和棒具有 为人们研究的热点¨-7 可作为微型法珀腔的平整端面，为构造ZnO纳米激 生长溶液中，水浴加热至95℃生长6h后取出，以去 光器提供了便利条件．在光激发下纳米线产生激射 离子水冲洗去除残余溶质，无水乙醇脱水风干．ZnO 的现象国际上已经有所报道旧≯。，但是要达到应用目 生长溶液以0．05 mol／dm3的六亚甲 的，纳米线和棒的电致发光是首先需要研究的课题． (Zn(NO，)：·6H20)水溶液和0．05 在这方面国际上有一些报道u㈣3|，不过其发光结构 基四胺(C。H，：N4)水溶液等量均匀混合而成．经过对 未能采用传统的p-n结结构，还存在激励阈值较高 等问题．人们希望通过p-n结降低激励阈值，构建近 紫外发光二极管，并且希望尽量降低缺陷发光(绿光 物，旋涂在ZnO纳米线准阵列样品上．通过控制其 峰位)．我们研究了以水热法在P型si片上生长ZnO粘度和旋涂转速使得纳米线间空隙完全填充而ZnO 纳米线准阵列，成功构建了n—ZnO纳米线／p—Si异质纳米线顶端仅被极薄的胶层覆盖．在经过150。(2坚 结．分别使用铟(In)电极和透明导电氧化铟锡(ITO)膜2h后，真空蒸积合适厚度(过薄则电极难以连 玻璃作为阴极电极，成功构造了发光二极管，得到了 稳定的具有一定强度的近紫外电致荧光发射． 为阴极电极的样品，则直接将透明导电ITO玻璃紧 t通讯联系入，E．mall：jlwu@pku．edu．C／1 万方数据 物 理 学 报 56卷 压在ZnO纳米线阵列上完成接触．两种结构的发光 荧光谱由Hitachi 二极管结构分别如图1(a)和图1(b)所示．发光二极的光致荧光的激发光源为325nm的He—Cd激光器．