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MOCVD法制备实用p型ZnO及发光应用的基础研究
  • 项目名称：MOCVD法制备实用p型ZnO及发光应用的基础研究
  • 项目类别：面上项目
  • 批准号：51172204
  • 申请代码：E020702
  • 项目来源：国家自然科学基金
  • 研究期限：2012-01-01-2015-12-31
  • 项目负责人：叶志镇
  • 负责人职称：教授
  • 依托单位：浙江大学
  • 批准年度：2011
中文摘要：

在节能减排的国家重大战略背景下，ZnO有望成为新型半导体白光照明芯片材料。要研制实用的ZnO-LED，需重点解决优质p型ZnO及其稳定性；ZnO-LED发光的高效性；LED制备工艺的工业化等关键问题。本项目将以MOCVD法制备Na掺杂p型ZnO单晶薄膜为核心内容，进一步研究p型掺杂的高效性和稳定性；研究MOCVD及其掺杂工艺，实现高质量同质外延和多量子阱生长； LED结构设计与器件工艺研究，提高外量子效率。为新型半导体白光照明进行前沿研究。

中文主题词： p型掺杂；同质外延；受主能级；环戊二烯基钠；金属有机化学气相沉积
英文摘要：

p-type doping；homoepitaxy；acceptor levels；C5H5Na；MOCVD

英文主题词： p-type doping；homoepitaxy；acceptor levels；C5H5Na；MOCVD
结论摘要：

首创一种可用于MOCVD系统中对ZnO进行Na掺杂的MO源（环戊二烯基钠），获美国发明专利US8722456B2。本项目研究发现Na掺杂使费米能级移向价带顶，并且补偿了靠近导带的施主型能级，使ZnO:Na薄膜呈现p型导电；此外，Na掺杂可提高ZnO薄膜的发光内量子效率。采用第一性原理理论计算研究了Na与氧空位（Vo）的作用机理。Na与Vo同时存在时，形成Na-Vo复合体会增加体系稳定性。首次发现空位缺陷依次俘获载流子的新行为氧空位优先俘获光生载流子并产生发光；当氧空位被填满之后，锌空位才俘获光生载流子并产生发光。在ZnO中首次发现同一种杂质Na存在2个能级，分别为160 meV和300 meV。揭示了Na受主失活过程及Na掺杂极性调控特性Na存在从替代位向间隙位转变的动力学过程；自发极化效应使非极性取向的ZnMgO:Na薄膜VBM上移导致受主能级变浅、CBM上移导致施主能级变深使得非极性取向更容易实现p型。制备出优质ZnO、ZnMgO单晶薄膜和ZnO/ZnMgO多量子阱结构，并率先开展ZnO同质外延，生长出优质ZnO、ZnMgO外延层，为高效发光器件奠定基础。发明Na、Mg共掺技术，通过局域应变调控制备出p型ZnMgO薄膜，并实现室温电致发光。

成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 48
  • 9
  • 2
  • 2
  • 0
期刊论文
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Dominant free exciton emission in ZnO nanorods
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Surface Passivation Effect on the Photoluminescence of ZnO
Growth of high-quality ZnO thin films on () a-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular
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60-fold photoluminescenceenhancement in Pt nanoparticle-coated ZnO films: role of surface plasmoncou
Enhanced internalquantum efficiency in non-polar ZnO/Zn0.81Mg0.19O multiple quantum wells by Ptsurfa
Hole traps and Cu-related shallow donors in ZnO nanorods revealed by temperature-dependent photolumi
Structural and optical properties of non-polar ZnO/Zn0.81Mg0.19O multiple quantum wells grown on r-p
Small valence band offsets of non-polar ZnO/Zn1？xMgxO heterojunctions measured by X-ray photoelectro
A new type of p-type NiO/n-type ZnO nano-heterojunctions with enhanced photocatalytic activ
Electrically pumped ultraviolet lasing from ZnO in metal-insulator-semi devices
One-step synthesis of flower-like Au-ZnO microstructures at room temperature and their photocatalyti
Effects of diffusion temperature and diffusion time on fabrication of Na-diffused p-type ZnO thin fi
Synthesis of Zn1-xMgxO alloyed nanostructures and the crystal evolution in annealing process
A new type of p-type NiO/n-type ZnO nano-heterojunctions with enhanced photocatalytic&n
Honeycomb-like NiO/ZnO heterostructured nanorods: photochemical synthesis, characterization
Temperature dependence of exciton localization in ZnO/Zn1-xMgxO multiple quantum wells with
Annealing-induced changes of the 3.31 eV emission in ZnO nanorods
Effects of oxygen plasma treatment on the surface properties of Ga-doped ZnO thin films
Growth of non-polar Zn1-xMgxO thin films with different Mg contents on r-plane sapphire substrates b
Improving metal-enhanced photoluminescence by micro-pattern of metal nanoparticles: a case study of
Negative thermal quenching of the 3.338 eV emission in ZnO nanorods
Taguchimethod-optimized sputter deposition of hydrogenated gallium-doped zinc oxidefilms in argon/hy
Determination of Na acceptor level in Na+ ion-implanted ZnO singlecrystal
The enhancement of aself-powered UV photodetector based on vertically aligned Agmodified ZnOnanowire
Realization of Na-doped p-type non-polar a-plane Zn1-xCdxO films by pulsed laser deposition
Violet Emission in ZnO Nanorods Treated with High-Energy Hydrogen Plasma
Ti/Ni/Ti/Au Ohmic contact and Schottky transformation to Al-doped ZnO thin films
Effects of annealing temperature on excitonic emissions from Na-implnted ZnO nanorods
Preparation of Na delta-doped p-type ZnO thin films by pulsed laser deposition using NaF and ZnO cer
Investigation onnon-polar m-plane ZnO and Na-doped p-type ZnO films grown by plasma-assisted molecul
p型Na掺杂ZnMgO薄膜的光电导性能
薄膜厚度和溅射功率对有机衬底上ZnO∶Ga薄膜应力的影响
Highly transparent low resistance Ga doped ZnO/Cu grid double layers prepared at room temperature
Structural, Optical and Electrical Properties of Ga Doped ZnO/Cu grid/Ga Doped ZnO Transparent Electrodes
会议论文
提升ZnO发光效率的机制研究及薄膜晶体管研制
ZnO材料可控制备及光电性能调节与应用
High quality ZnO-based films grown by plasma-assisted molecular-beam epitaxy
High quality ZnO-based films grown by plasma-assisted molecular-beam epitaxy
ZnO基材料的掺杂、能带调控与光电应用
MOCVD生长ZnO材料及其性能调控
Research on p-type doping,band gap engineering,thin-film transistors based on ZnO & related oxid
Enhancement of p-type dopability in ZnMgO by regulating the band alignment
氧化锌基材料的能带结构与光电性能的调控机理及应用
专利
一种非极性ZnO基发光器件及其制备方法
一种ZnO纳米同质p-n结阵列的制备方法
获奖
氧化锌基材料的能带结构与光电性能的调控机理及应用
氧化锌基材料的能带结构与光电性能的调控机理及应用
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