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, 成為在室溫下實現(xiàn)激子有效激發(fā)的材料。
在發(fā)光特性方面，對ZnO 材料的研究已經從本征發(fā)光擴展到稀土元素摻雜發(fā)光以及電致發(fā)光等方面。對于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)研究者認為，380 nm 的近紫外峰來源于帶邊激子躍遷，而510 nm 處的綠光峰來源于氧空位。
圖6 是真空技術網給出的In 摻雜ZnO 薄膜的光致發(fā)光（PL）譜。作者認為摻InZnO 薄膜的PL 譜中的藍紫發(fā)射雙峰來源于In 摻雜所引入的In 替位雜質和鋅空位（VZn）缺陷。
ZnO 材料作為一種很有前途的光伏材料，對其研究也很多。真空技術網等在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。結果表明，光電流達到14 μA，暗態(tài)電流接近于零，說明其具有非常強的光敏感性。這是由于雙層薄膜之間的費米能級不同而形成空間內建電場的作用, 使產生的光生電子與空穴有效分離, 減少了電子和空穴的復合, 促進光生載流子的產生并延長了載流子壽命，得到了較強的光電流。
ZnO 薄膜的外延生長溫度很低，有利于降低設備成本，提高成膜質量，更重要的是易于摻雜。摻入B、Al、Ga、In 等III 族施主雜質可使其n 型導電得到增強；也可以通過摻入N、P、As 等V 族受主雜質或通過施主-受主元素共摻雜（如Ga-N 共摻雜）的辦法，使其具有p 型導電特性。因此，在ZnO 光電特性的研究中，制備結型器件是ZnO 薄膜實用化的關鍵，制備p 型ZnO 薄膜和ZnO的同質p-n 結及異質p-n 結的研究也成為該領域中的重要研究內容。
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