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氧化鋅材料:光電性能的革命性提升之路
發(fā)布時間:2024-11-18
氧化鋅(ZnO),作為一種極具潛力的第三代半導(dǎo)體材料,擁有 3.37eV 的禁帶寬度和 60meV 的激子束縛能,歸類于 II - VI 族半導(dǎo)體。氧化鋅具有獨特的性質(zhì),其壓電常數(shù)和機電耦合系數(shù)賦予了它在特定領(lǐng)域的特殊應(yīng)用價值。在電學(xué)性能方面,氧化鋅表現(xiàn)出一定的特性;而在光學(xué)性能上,更是有著突出的表現(xiàn)。
ZnO 在光電器件中的應(yīng)用極為廣泛,如 ZnO 發(fā)光二極管、ZnO 傳感器、ZnO 催化劑等。其中,ZnO 薄膜在諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,通過磁控濺射法制備的鋰摻雜 ZnO 薄膜,展現(xiàn)出六角纖鋅礦結(jié)構(gòu),并具有良好的 c 軸取向。這些薄膜在可見光波段顯示出優(yōu)異的透光率,充分展現(xiàn)了氧化鋅的光學(xué)性能,并且在紫外區(qū)域具有陡峭的吸收邊。此外,ZnO 量子點在某些特定的光電器件中也有著潛在的應(yīng)用價值,而 ZnO 晶體則在一些高端領(lǐng)域如激光系統(tǒng)等方面展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。ZnO 氣敏材料和 ZnO 氣敏元件在氣體檢測方面有著重要地位。
當(dāng)前,鋰摻雜被認為是提高 ZnO 薄膜光電性能的有效方法之一,即一種重要的 ZnO 摻雜技術(shù)。光致發(fā)光譜分析顯示,鋰摻雜氧化鋅在 390nm、408nm、434nm、465nm 處出現(xiàn)受激發(fā)射。鋰摻雜氧化鋅薄膜之所以被歸類為 n 型半導(dǎo)體,是因為鋰進入晶格后會形成 Lizn - Lii 復(fù)合施主。研究表明,提升生長和退火溫度對提高薄膜的結(jié)晶度具有正面作用。在較高溫度環(huán)境下,Lizn - Lii 復(fù)合施主會轉(zhuǎn)變?yōu)?Lizn 受主,導(dǎo)致鋰摻雜氧化鋅薄膜中的載流子濃度隨生長或退火溫度的升高而降低,這進一步體現(xiàn)了氧化鋅的電學(xué)性能。同時,高溫還會影響原子間軌道的雜化和缺陷特性,進而使光致發(fā)光強度隨生長和退火溫度的提高而減弱。
進一步的研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)氬氧比達到 10:1 時,鋰摻雜 ZnO 薄膜的結(jié)晶性達到最佳狀態(tài)。此時,該薄膜的禁帶寬度與氧氣含量呈負相關(guān)關(guān)系,這與 ZnO 能帶隙的特性密切相關(guān)。在此氬氧比下,鋰摻雜氧化鋅薄膜的載流子濃度最低,這表明在氬氧比為 10:1 的條件下,可以最大限度地形成受主能級并減少施主能級。
綜上所述,氧化鋅材料在光電器件中的應(yīng)用前景廣闊,通過不斷探索和優(yōu)化 ZnO 摻雜技術(shù)等手段,有望實現(xiàn)光電性能的革命性提升。
肇慶市新潤豐高新材料有限公司擁有完整的氧化鋅產(chǎn)業(yè)鏈,主營產(chǎn)品有:發(fā)明專利產(chǎn)品RA95型釉用活性煅燒氧化鋅、超耐磨活性氧化鋅、釉用抗菌氧化鋅、納米分散液、高端熔塊氧化鋅、超自潔活性氧化鋅、納米易潔氧化鋅抗菌涂膜、重質(zhì)超導(dǎo)熱球形氧化鋅、間接法99.7低鉛環(huán)保級氧化鋅、常規(guī)99.5和99.6煅燒氧化鋅等各種規(guī)格氧化鋅,品種齊全。