摻雜ZnO納米材料的制備及其光電器件的應(yīng)用研究.pdf

1、ZnO是一種寬帶隙的半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)良的光電性能和較高的化學(xué)穩(wěn)定性，在發(fā)光器件和太陽能電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，受到了研究人員越來越多的關(guān)注。近年來，ZnO納米顆粒由于其特殊的電子結(jié)構(gòu)和潛在的光電應(yīng)用而受到人們廣泛的關(guān)注。摻雜是一種有效的調(diào)控半導(dǎo)體納米材料光電性質(zhì)的重要手段之一，將適量的過渡金屬離子摻雜到ZnO納米顆粒中能夠有效的改變其光學(xué)性能。本論文選取了In3+和Mg2+作為摻雜離子，研究了其摻雜離子前后ZnO納米顆粒的形貌、晶型

2、、光學(xué)性質(zhì)以及電學(xué)性質(zhì)的變化。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、采用溶膠凝膠方法以乙酸鋅和四甲基氫氧化銨(TMAH)作為原料制備出尺寸小于10nm的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO納米顆粒，其吸收峰位置位于355nm，光致發(fā)光光譜由位于385nm處較弱的藍紫光和位于565nm處較強的黃綠光組成，前者來源于ZnO的激子發(fā)射，而后者主要來源于ZnO內(nèi)部的缺陷發(fā)射。在此基礎(chǔ)之上，將乙酸銦作為銦源在ZnO納米材料中引入In3+制備出ZnO∶In3+納米顆

3、粒，隨著In3+摻雜濃度的增加，顆粒的尺寸有所減小，而晶型仍然保持著六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。另外，隨著摻雜濃度的增加，納米顆粒的光學(xué)帶隙從3.17eV變化到3.28eV，說明In3+的引入會增大材料的帶隙。為了進一步研究摻雜離子對ZnO納米顆粒的晶型、尺寸和形貌的影響，以乙酸鎂作為鎂離子的原料，制備出了ZnO∶Mg2+納米顆粒，結(jié)果表明Mg2+摻雜濃度的增加也會造成納米顆粒尺寸的減小，同時其光學(xué)帶隙也會有所增加，這可能是由于Moss-Burte

4、in效應(yīng)造成的。但是，其X射線粉末衍射峰的峰位隨著摻雜濃度的增加向較大2確方向移動，這可能是由于Mg2+比Zn2+半徑小造成的。從兩種摻雜不同金屬離子的ZnO納米顆粒的發(fā)光光譜發(fā)現(xiàn)，隨著摻雜離子濃度的增加，藍紫光的發(fā)光強度減弱，而黃綠光部分的發(fā)光峰強度有所增強，且發(fā)光峰位置有所藍移，這可能是由于隨著摻雜離子濃度的增加，光致發(fā)光逐漸由ZnO內(nèi)部的缺陷發(fā)射轉(zhuǎn)變?yōu)閾诫s離子相關(guān)的發(fā)射。
　　2:以無鎘半導(dǎo)體量子點Cu-In-Zn-Se作為