基于银氮双掺杂新方案的ZnO纳米阵列同质p-n结制备及研究

ZnO是第三代半导体材料，已在实验室中展现出许多引人注目的前景。ZnO的同质p-n结制备是一个非常重要的科学问题，这不仅因为同质结是最基本的半导体结构，更因为高性能同质结的制备已成为目前多个领域中阻碍ZnO应用化的瓶颈。本项目提出了一种新的ZnO同质p-n结制备方案，其整体结构基于一维纳米阵列，而关键的p区ZnO是利用银氮双受主掺杂获得。该方案不仅是一种ZnO同质结的实现新途径，而且可用在许多ZnO纳米器件上。尤其是我们的预研工作表明银氮双掺杂ZnO具有非常好的紫外发光性能，这使该方案很可能在短波长LED应用方向上具有特殊潜力。为对上述内容开展深入研究，项目将采取实验工作和第一性理论计算结合的方法，力争在制备高质量样品的同时建立较完善的机理解释体系，以获得方法、思路上的新突破口，为ZnO材料和器件的研究提供相关科学依据。

ZnO 是第三代半导体材料，其p型掺杂方案及p-n结的制备是重要的科学问题。项目进行的研究工作包括：（1）实现了ZnO材料的银氮双掺杂方案p型化，观察到银氮双掺杂ZnO在电学性质和稳定性上和单受主掺杂相比具有优势，并首次提出了退火气氛和温度共同导致银氮双掺杂ZnO从n型转化为p型化的动态模型。（2）首次证实了银氮双掺杂ZnO材料中存在一种新的复合体受主Ag-N，通过第一性理论计算与实验表征对比分析，发现这种复合体受主非常稳定，且具有更低的电离能。（3）首次成功生长出ZnO:(Ag,N)一维纳米阵列材料，在此基础上研制了多种纳米阵列同质结和异质结器件，包括发光二极管和紫外光探测器等。