氧化锌薄膜 _原创精品文档.pdfVIP

ZnO是一种直接带隙宽禁带半导体材料,具有六角纤锌矿型晶体结构,室温下晶格常数

a=0·32496nm,c=o·52065nm·禁带宽度约3.37eV,激子结合能达60mev。ZnO薄膜具有

优异的晶格、光学、电学特性,目前在表面声波元件、太阳能电池、平板显示器件、压敏和

气敏传感器等领域得到了较为广泛的应用。

晶体中,单个晶格排列形成的缺陷称为点缺陷。ZnO中共存在6种点缺陷：1锌空位

Vzn;2氧空位Vo,3锌填隙Zn,4氧填隙O5、反位锌Zno6反位氧Ozn。其中,空位和填

隙缺陷对晶体性质影响较大。

Zno薄膜室温时典型的PL谱如图3所示。除了3.30eV(400nm)附近的本征UV峰外,

在2.29eV(540nm)附近往往都会出现一个对应于绿光波段的展宽峰,并向两边延伸至黄光和

蓝光波段。

研究认为,Zn(〕的本征点缺陷与薄膜蓝绿发光机制有着紧密的联系。对于具体的影响机制,

有人认为绿光可能来自导带底到反位氧缺陷能级之间的跃迁,但随着研究的不断深入,人们普

遍认为绿光与氧空位有关

绿光与反位氧Ozn的关系

徐彭寿等对FP一LMTO法计算的本征缺陷能级(图l)分析后,认为从导带底到OZn能级的能

量差为2.38eV,很接近于绿光能量,而其他几种缺陷的能量差相差甚远,故而认为绿光可能来

自电子从导带底到ozn能级的跃迁。这一论断具有一定的价值,但显然过于理想和简单化,忽

视了缺陷内部具体粒子的形态和能级构成等实际因素。理论和实验都表明,ZnO薄膜中的本

征点缺陷对材料的发光、电学性能有重要的影响。Zno中氧空位V()是最多的施主缺陷,但锌

填隙Zn,却是其为n型导电的主要来源。

文献：1、氧化锌中的本征点缺陷对材料光电性能的影响/章炜巍等

2、KlingshirnC.Physstatsolidi(B),1975,71:547

3、KingsL,GardeniersJGE,BoydIW.Applsurfsei,1996,96一98:811