摻雜ZnO納米晶的可控合成機理與光電性能調控研究

《摻雜ZnO納米晶的可控合成機理與光電性能調控研究》是依託浙江大學，由金一政擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：摻雜ZnO納米晶的可控合成機理與光電性能調控研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：金一政
• 項目類別：面上項目

項目摘要

膠體半導體納米晶是一類重要的新興光電功能材料。摻雜為調控納米晶的光電性能提供了新的途徑。然而目前有關摻雜納米晶的合成機理的研究還不夠充分，對其認識不夠深入，嚴重製約了摻雜納米晶的發展。本項目以摻雜ZnO納米晶體系為研究對象，詳細考察摻雜納米晶的形核、生長與熟化過程，深入探索並闡明可控合成機理，綜合運用多種測試手段實現對摻雜納米晶的精確表征。在此基礎上針對雜化太陽能電池、紫外探測器和透明導電薄膜這三種溶液工藝的半導體器件的套用需求，結合器件製備與性能評價，構建從化學可控合成、材料精確表徵到器件性能測試的理論依據和實驗方法，設計並可控合成相應的摻雜ZnO納米晶，實現從成分、尺寸、形貌三個維度調控材料的光電性能，獲得高質量的納米晶功能材料。通過本項目的研究有望深入對摻雜ZnO納米晶的可控合成機理的認識，推動摻雜ZnO納米晶在溶液工藝的半導體器件中的套用，為調控納米晶材料的光電性能提供新思路。

結題摘要

ZnO 是本徵n 型的透明氧化物半導體。ZnO基納米晶薄膜有潛力套用於很多溶液工藝光電器件，如太陽能電池和發光二極體。本項目通過化學可控合成調控單個ZnO納米晶的性質，從而調控納米晶薄膜的光電性能。我們在深入研究相關分子機理和化學動力學的基礎上可控合成了合金/摻雜納米晶。結合能帶工程概念，定量研究了Mg/Cd 合金化和尺寸效應對ZnO 基納米晶能帶結構的調製作用。結合可控摻雜概念，通過In 可控摻雜實現了對納米晶的自由載流子濃度和納米晶薄膜功函式的調控。進一步的，我們將將ZnO基納米晶薄膜套用於光電器件，根據器件需求“量身定製”成膜工藝相容、能級結構匹配、界面性質優異的電子傳輸層。典型例子為將ZnO納米晶套用於量子點發光二極體，製備了綜合性能迄今為止最優的紅光器件。該工作（與彭笑剛教授合作）入選了2014中國科學十大進展。