研究目的
基于SnO?纳米结构和掺锂ZnO实现SnO?/ZnO异质结LED的紫外光发射,解决体相SnO?"禁带"难题及p型SnO?缺失问题。
研究成果
SnO2纳米线/掺锂ZnO异质结由于SnO2层中的辐射复合而展现出强烈的紫外电致发光,这种效应得益于纳米结构允许直接带隙跃迁以及p型掺锂ZnO的高空穴注入能力。该体系在紫外光电器件应用(如显示器与固态照明)方面具有前景,并有望通过器件集成与性能提升实现进一步发展。
研究不足
这些设备属于原型机,使用活页夹组装,可能无法满足实际应用的坚固性要求。纳米结构之间的接触面积差异会影响设备性能,且合成方法(高压法)可能较为复杂且不易规模化。该研究聚焦于基础光电特性,未涉及长期稳定性或效率优化问题。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用纳米结构SnO?(纳米带和纳米线)作为n型层,高压合成的掺锂ZnO作为p型空穴注入层,设计并制备了SnO?/ZnO异质结LED。SnO?通过气相传输法合成,ZnO:Li通过高温高压法合成。
2:样品选择与数据来源:
SnO?纳米带和纳米线生长于[111]晶向硅片上,使用高纯度SnO?和石墨粉末;ZnO:Li由ZnO和Li?O粉末混合物合成。
3:实验设备与材料清单:
设备包括用于SnO?生长的管式炉、ZnO:Li合成的钼安瓿、电极沉积的热蒸发系统、布鲁克D8 Advance X射线衍射仪、日立S4800场发射扫描电镜、用于拉曼和光致发光的He-Cd激光器、XPS系统、Keithley 4200半导体特性分析系统和EL测量的光谱仪。材料包含SnO?粉末(99.99%)、石墨粉末(99.95%)、硅片、ZnO粉末、Li?O粉末、铝、镍、金及回形针。
4:99%)、石墨粉末(95%)、硅片、ZnO粉末、Li?O粉末、铝、镍、金及回形针。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:SnO?纳米结构通过在石英管中加热SnO?与石墨混合物(1050°C,特定压力的Ar/O?载气)合成;ZnO:Li通过压制切片在1450°C、5GPa压力下烧结合成。电极(SnO?用Al,ZnO:Li用Ni/Au)采用热蒸发沉积。器件通过回形针键合SnO?与ZnO:Li组装。表征包括XRD、SEM、拉曼、XPS、PL、I-V和EL测量。
5:数据分析方法:
XRD图谱与标准PDF卡片比对;拉曼峰归属特定振动模式;XPS谱图采用Voigt线型和Shirley背景拟合;PL与EL谱分析峰位与强度;I-V曲线用于确定整流特性与开启电压。
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