基於p-GaN/i-MgO/n-MgxZn1-xO異質結構波長可調的紫外光發射器件研究

《基於p-GaN/i-MgO/n-MgxZn1-xO異質結構波長可調的紫外光發射器件研究》是依託東北師範大學，由徐海陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於p-GaN/i-MgO/n-MgxZn1-xO異質結構波長可調的紫外光發射器件研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐海陽
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

本課題擬採用電漿輔助脈衝雷射沉積技術在p-GaN (0001)面上外延生長<111>取向的超薄MgO層，利用MgO (111)面與MgZnO (0001)面的晶格匹配性，在MgO上外延生長組分可控、單相、高質量MgZnO合金薄膜，構建p-GaN/i-MgO/n-MgZnO異質結光發射器件；實現基於MgZnO有源層波長可調的紫外電注入發光和激射器件。引入<111> i-MgO層是課題的重要創新之一，它既作為電子勢壘層，將載流子的輻射複合限域在MgZnO層中；又是在p-GaN (0001)襯底上生長高質量<0001> n-MgZnO外延薄膜的緩衝層，從而有效抑制異質結界面處高密度缺陷的產生，降低無輻射複合中心，提高器件的發光效率。.本工作有助於解決由於缺少高質量p型ZnO而難於獲得ZnO同質結強紫外發射的困難，並將器件發射向更短波段推進，是光電子信息領域的前沿課題。

結題摘要

紫外光發射器件在高密度信息存儲、微電子加工、照明與顯示領域有廣闊套用前景。ZnO基材料因其激子束縛能高、易於在室溫下獲得低閾值激子發射，而成為發展紫外光發射器件的重要材料體系之一。但是，穩定、可靠、可控的p型摻雜技術目前依然不成熟，嚴重製約了同質結器件的發展。在這種情況下，發展ZnO基異質結光發射器件成為理想選擇之一。本項目正是圍繞這一主題開展了如下幾方面研究工作：（1）以ZnO、MgZnO為有源層，設計並製備了P-N異質結和M-I-S異質結紫外發光/雷射二極體原型器件；利用MgZnO合金的帶隙工程，實現了發射波長的調製。（2）針對異質結界面勢壘影響載流子注入效率的問題，通過在器件中引入Ag納米粒子局域表面等離激元，以及採用單晶ZnO納米線作為有源層的方法，提高了器件紫外發射效率。（3）針對納米ZnO光發射器件易受表面態影響的難題，研究了空氣條件下表面吸附對ZnO納米線器件紫外光發射效率和穩定性的影響，發展了MgZnO外延包覆方法改善了器件性能。（4）製備了不同取向的、全立方相MgZnO/MgO應變多量子阱結構，利用壓應力效應將發射波長推向深紫外區。