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氧化鋅材料：光電性能的革命性提升之路
發(fā)布時(shí)間：2024-11-18
氧化鋅（ZnO），作為一種極具潛力的第三代半導(dǎo)體材料，擁有 3.37eV 的禁帶寬度和 60meV 的激子束縛能，歸類于 II - VI 族半導(dǎo)體。氧化鋅具有獨(dú)特的性質(zhì)，其壓電常數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)賦予了它在特定領(lǐng)域的特殊應(yīng)用價(jià)值。在電學(xué)性能方面，氧化鋅表現(xiàn)出一定的特性；而在光學(xué)性能上，更是有著突出的表現(xiàn)。
ZnO 在光電器件中的應(yīng)用極為廣泛，如 ZnO 發(fā)光二極管、ZnO 傳感器、ZnO 催化劑等。其中，ZnO 薄膜在諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，通過磁控濺射法制備的鋰摻雜 ZnO 薄膜，展現(xiàn)出六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，并具有良好的 c 軸取向。這些薄膜在可見光波段顯示出優(yōu)異的透光率，充分展現(xiàn)了氧化鋅的光學(xué)性能，并且在紫外區(qū)域具有陡峭的吸收邊。此外，ZnO 量子點(diǎn)在某些特定的光電器件中也有著潛在的應(yīng)用價(jià)值，而 ZnO 晶體則在一些高端領(lǐng)域如激光系統(tǒng)等方面展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。ZnO 氣敏材料和 ZnO 氣敏元件在氣體檢測(cè)方面有著重要地位。
當(dāng)前，鋰摻雜被認(rèn)為是提高 ZnO 薄膜光電性能的有效方法之一，即一種重要的 ZnO 摻雜技術(shù)。光致發(fā)光譜分析顯示，鋰摻雜氧化鋅在 390nm、408nm、434nm、465nm 處出現(xiàn)受激發(fā)射。鋰摻雜氧化鋅薄膜之所以被歸類為 n 型半導(dǎo)體，是因?yàn)殇囘M(jìn)入晶格后會(huì)形成 Lizn - Lii 復(fù)合施主。研究表明，提升生長(zhǎng)和退火溫度對(duì)提高薄膜的結(jié)晶度具有正面作用。在較高溫度環(huán)境下，Lizn - Lii 復(fù)合施主會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)?Lizn 受主，導(dǎo)致鋰摻雜氧化鋅薄膜中的載流子濃度隨生長(zhǎng)或退火溫度的升高而降低，這進(jìn)一步體現(xiàn)了氧化鋅的電學(xué)性能。同時(shí)，高溫還會(huì)影響原子間軌道的雜化和缺陷特性，進(jìn)而使光致發(fā)光強(qiáng)度隨生長(zhǎng)和退火溫度的提高而減弱。
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氬氧比達(dá)到 10:1 時(shí)，鋰摻雜 ZnO 薄膜的結(jié)晶性達(dá)到最佳狀態(tài)。此時(shí)，該薄膜的禁帶寬度與氧氣含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與 ZnO 能帶隙的特性密切相關(guān)。在此氬氧比下，鋰摻雜氧化鋅薄膜的載流子濃度最低，這表明在氬氧比為 10:1 的條件下，可以最大限度地形成受主能級(jí)并減少施主能級(jí)。
綜上所述，氧化鋅材料在光電器件中的應(yīng)用前景廣闊，通過不斷探索和優(yōu)化 ZnO 摻雜技術(shù)等手段，有望實(shí)現(xiàn)光電性能的革命性提升。
肇慶市新潤(rùn)豐高新材料有限公司擁有完整的氧化鋅產(chǎn)業(yè)鏈，主營(yíng)產(chǎn)品有：發(fā)明專利產(chǎn)品RA95型釉用活性煅燒氧化鋅、超耐磨活性氧化鋅、釉用抗菌氧化鋅、納米分散液、高端熔塊氧化鋅、超自潔活性氧化鋅、納米易潔氧化鋅抗菌涂膜、重質(zhì)超導(dǎo)熱球形氧化鋅、間接法99.7低鉛環(huán)保級(jí)氧化鋅、常規(guī)99.5和99.6煅燒氧化鋅等各種規(guī)格氧化鋅，品種齊全。
