本项目在研究中,我们首先应用局域近似密度理论(LDA)从理论上分别研究了II-VI族ZnO、ZnSe纳米晶体的p,n型掺杂、能态结构和掺杂效率。发现其n型掺杂容易实现,掺杂浓度较高;而p型掺杂浓度较低。这是由于Zn原子很容易偏离平衡位置成为间隙原子,补偿了受主杂质。通过尝试与III-V族元素共掺杂,有效提高了空穴浓度。实验上分别应用水热合成法、化学气相沉积方法以及热氧化法对ZnO、ZnS纳米晶体进行n、p型掺杂,发现应用VII族元素比较容易实现n型掺杂,掺杂浓度可达1019-1020cm-3.应用V族元素进行p型掺杂,掺杂浓度较低,只有1015-1016cm-3。应用Mn的化合物与Zn的化合物混合反应,发现Mn元素可有效掺入ZnO、ZnS纳米晶体中实现p型掺杂,其掺杂空穴浓度可达1018-1019 6cm-3。另外,我们还研究了稀土元素掺杂的ZnO纳米晶体的发光特性和Mn掺杂ZnO纳米晶体的稀磁特性。掺杂的ZnO、ZnS纳米晶体具有良好的电学和光学特性,可用于制备高效率的蓝光发光器件、太阳能电池、荧光粉等材料。该方面的研究丰富了纳米晶体理论,促进纳米新材料、纳米电子新器件的发展。
英文主题词II-VI nanocrystals; p, n doping; doping concentration; optoelectronic properties.