中國科學院上海硅酸鹽所高性能陶瓷和超微結構國家重點實驗室李效民研究員帶領的課題組經(jīng)過近2年的努力，日前在p型氧化鋅薄膜及一維氧化鋅納米結構研究中取得重要進展，相關的研究成果已在美國《應用物理通訊》雜志上發(fā)表。
平板顯示技術是信息時代對終端顯示的基本要求，目前主要的平板顯示技術有液晶、等離子體、熒光管和發(fā)光二極管。發(fā)光二極管作為平板顯示屏具有驅動電壓低，可與集成電路匹配，使用安全，可多色顯示，壽命長和響應快等優(yōu)點，是一種理想的平板顯示器件，在科學儀器、交通信號、便攜式微機、航空航天和軍事等領域具有廣闊的應用前景。目前單色顯示的紅色和綠色LED顯示器件已有商品問世，但彩色顯示器至今未商品化，其主要原因是藍色電致發(fā)光的亮度或色純度達不到實用水平，無法利用三基色實現(xiàn)彩色顯示。氧化鋅是一種新型的Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙寬禁帶化合物半導體材料，具有優(yōu)異的光學和電學特性，具備了發(fā)射藍光或近紫外光的優(yōu)越條件，有望開發(fā)出紫外、綠光、藍光等多種發(fā)光器件。實現(xiàn)氧化鋅基光電器件的關鍵技術是制備出優(yōu)質的p型氧化鋅薄膜。本征氧化鋅是一種n型半導體，必須通過受主摻雜才能實現(xiàn)p型轉變。但是由于氧化鋅中存在較多本征施主缺陷，對受主摻雜產(chǎn)生高度自補償作用，并且受主雜質固溶度很低，難以實現(xiàn)p型轉變，導致無法制得半導體器件的核心——氧化鋅p-n結結構，極大地限制了氧化鋅基光電器件的開發(fā)應用。目前，p型氧化鋅的研究已成為國際上的研究熱點。
該課題組采用常壓超聲噴霧熱解法、通過氮和銦共摻雜，成功地制備出p型氧化鋅薄膜，其電學性能遠遠超過國際上的最好水平(電阻率降低了2個數(shù)量級，霍爾遷移率提高了2～3個數(shù)量級)。在此基礎上，又制備出具有p-氧化鋅/n-氧化鋅雙層結構的氧化鋅同質p-n結。這是首次用簡單易行的方法制備出性能優(yōu)異的p型氧化鋅薄膜及氧化鋅同質p-n結。這些研究成果對于深入研究氧化鋅薄膜晶體生長和摻雜機理、試制新型氧化鋅短波長發(fā)光器件、拓寬氧化鋅薄膜應用領域等方面具有重要意義。活性氧化鋅
活性氧化鋅
同時，由于氧化鋅一維納米材料具有許多特異的物理、化學特性，在構建納米電子和光學器件方面具有巨大的應用潛力，受到廣泛的關注。該課題組通過對汽相傳輸法制備高純度、復雜形狀一維氧化鋅納米材料的研究，自組裝成直徑小于60納米、尺度分布均勻、具有復雜納米結構的一維氧化鋅納米棒，并且實現(xiàn)了對其同質催化和縱向排列的定向控制。其中，四腳狀氧化鋅納米結構的研究已達到國際先進水平實現(xiàn)了對其同質催化控制和縱向排列的定向控制。
