氧化鋅(ZnO)薄膜的性能分析(2)
3、氧化鋅(ZnO)薄膜的光電特性
由于ZnO 具有較大的激子束縛能，特別是與GaN 比較而言（ZnO 為60 meV，GaN 為25 meV），因此，作為發(fā)光材料，ZnO 比GaN 發(fā)光更明亮，使得ZnO 在光電器件方面的應(yīng)用吸引了科研人員更大的注意。另外，由于ZnO 激子具有很好的穩(wěn)定性, 成為在室溫下實(shí)現(xiàn)激子有效激發(fā)的材料。
在發(fā)光特性方面，對(duì)ZnO 材料的研究已經(jīng)從本征發(fā)光擴(kuò)展到稀土元素?fù)诫s發(fā)光以及電致發(fā)光等方面。對(duì)于ZnO 薄膜發(fā)光特性，一般觀察到的發(fā)光峰主要有380 nm 處的近紫外發(fā)光峰和510 nm 處的綠光峰。大多數(shù)研究者認(rèn)為，380 nm 的近紫外峰來(lái)源于帶邊激子躍遷，而510 nm 處的綠光峰來(lái)源于氧空位。
圖6 是真空技術(shù)網(wǎng)給出的In 摻雜ZnO 薄膜的光致發(fā)光（PL）譜。作者認(rèn)為摻InZnO 薄膜的PL 譜中的藍(lán)紫發(fā)射雙峰來(lái)源于In 摻雜所引入的In 替位雜質(zhì)和鋅空位（VZn）缺陷。
ZnO 材料作為一種很有前途的光伏材料，對(duì)其研究也很多。真空技術(shù)網(wǎng)等在ITO 薄膜上用磁控濺射法沉積了ZnO 薄膜，并研究了其光電性質(zhì)。結(jié)果表明，光電流達(dá)到14 μA，暗態(tài)電流接近于零，說(shuō)明其具有非常強(qiáng)的光敏感性。這是由于雙層薄膜之間的費(fèi)米能級(jí)不同而形成空間內(nèi)建電場(chǎng)的作用, 使產(chǎn)生的光生電子與空穴有效分離, 減少了電子和空穴的復(fù)合, 促進(jìn)光生載流子的產(chǎn)生并延長(zhǎng)了載流子壽命，得到了較強(qiáng)的光電流。
ZnO 薄膜的外延生長(zhǎng)溫度很低，有利于降低設(shè)備成本，提高成膜質(zhì)量，更重要的是易于摻雜。摻入B、Al、Ga、In 等III 族施主雜質(zhì)可使其n 型導(dǎo)電得到增強(qiáng)；也可以通過(guò)摻入N、P、As 等V 族受主雜質(zhì)或通過(guò)施主-受主元素共摻雜（如Ga-N 共摻雜）的辦法，使其具有p 型導(dǎo)電特性。因此，在ZnO 光電特性的研究中，制備結(jié)型器件是ZnO 薄膜實(shí)用化的關(guān)鍵，制備p 型ZnO 薄膜和ZnO的同質(zhì)p-n 結(jié)及異質(zhì)p-n 結(jié)的研究也成為該領(lǐng)域中的重要研究?jī)?nèi)容。
相關(guān)文章閱讀：
