氧化锌的特性性能.docVIP

氧化锌的特性性能 基本性质 ZnO可以有三种可能的晶体结构。如下图所示：分别为闪锌矿型结构，纤锌矿型结构(六方结构，氧原子层和锌原子层呈六方紧密排列)和立方岩盐结构（即NaCL型结构）。 (a) (b) (c) 1.2.2 物理化学性质 材料 ZnO GaN Si 能隙性质 直接带隙 直接带隙 间接带隙 禁带宽度（eV） 3.2 3.39 1.12 晶格常数（nm） a=0.325 a=0.319 a=0.543 c=0.521 c=0.519 熔点（K） 1800 2220 1690 静态介电常数 a:7.8 a:10.4 11.9 c:8.75 c:9.5 热导率（Wcm-6K-1 ） 0.6 1.3~2.1 1.5 宽禁带半导体参数比较 由上图所示，由于GaN和ZnO的禁带宽度、晶格常数和GaN非常相近，所以ZnO和GaN可以互为缓冲层来生长出高质量的GaN或ZnO薄膜。同时ZnO的激子束缚能远大于GaN(25Mev)等材料，因此在蓝紫光器件方面的应用比其它半导体更有潜力。 ZnO的性质 1 .紫外受激发射特性 ZnO具有较高的化学稳定性和热稳定性，当他在室温禁带宽度约为3.37eV时，对紫外光响应，为直接带隙。能以带间直接跃迁的方式获得高效率的辐射复合，是一种理想的短波长发光器件材料。而且他可预期一个低的阈值来产生受激发射，单色性很好。 2.透明导体特性 ZnO的光学透明性是由宽禁带引起的。ZnO的透光率与膜厚、衬底温度等因素有关。一般地，膜厚增加，吸收增加，透光减少。ZnO的导电性主要不是依赖本征激发，而是靠附加能级的电子或空穴激发。 3 .气敏性 ZnO薄膜光电导随表面吸附的气体种类和浓度不同会发生很大变化。利用这个性质可以制作表面型气敏器件，通过掺杂不同的元素来检测不同的气体。 ZnO是研究最早、且应用最广的半导体气敏材料之一，在适宜的温度下对多种气体具有很好的灵敏性与金属氧化物气敏材料的另外两个系列SnO和FeO相比，ZnO的稳定性较好，但灵敏度偏低，工作温度较高，一般为400~500℃。 4 .压敏特性 ZnO薄膜的压敏特性主要表现在非伏安特性上．ZnO压敏材料受到外界压力作用时，存在一个阈值电压，即压敏电压(vl。A)，当外加电压高于此值时即进入击穿区，此时even电压的微小变化会导致电流的迅速增大，这一特征使得ZnO压敏材料在电子电路等系统中被广泛应用于稳定电流、抑制电涌以及消除电火花．如图2是贾锐等人用喷雾热解法在350℃下合成的ZnO压敏器件的I-V特性曲线。 图2 ZnO低压压敏薄膜I-V曲线【11】 5 .P-N结特性 ZnO是一种极性半导体，故其P型掺杂一直是研究ZnO的一个重要课题。Y.R.Ryu等人用PLD方法在GaAs衬底上掺As制得P型ZnO，其As的掺杂是通过衬底中的As热扩散到ZnO薄膜中实现的。另外掺P、Ag等也能实现P型掺杂。ZnO，其As的掺杂是通过树底中的As热扩散到ZnO薄膜中实现的，另外掺P、Ag等也能实现P型掺杂。中国科学技术大学林碧霞老师等人制备出了ZnO的同质p-n结，测出其I-V特性具有典型的p-n结特性。 1.2.3.6压电特性 ZnO还具有压电特性，并且在制作压电器件也有一些应用，ZnO薄膜作为一种压电材料，具有较高的机电耦合系数和低介电常数，是一种应用于体声波(BAW)尤其是表面声波器件(SAW)的性能优异的材料。ZnO具有良好的高频特性，随着数字传输和移动通信信息传输量的增大，SAW也要求超过1GHz的高频，所以ZnO压电薄膜在光波导、谐振器、高频滤波器等方面有着广阔的应用前景。