《氧化鋅自組裝量子點製備及發光套用研究》是依託浙江大學，由盧洋藩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：氧化鋅自組裝量子點製備及發光套用研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：盧洋藩
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子點結構能顯著改善半導體量子阱結構發光器件的效率衰減問題，採用量子點結構設計已成為研製新型高效發光器件的有效手段。目前，氧化物半導體發光套用成為國際研究熱點。但用作有源層的氧化物半導體量子點可控制備仍有許多難題需要解決。本項目以新型寬頻隙光電功能材料氧化鋅的量子點結構為研究對象，利用量子點結構本身的尺寸限制以及氧化鋅所具有的更寬頻隙隔離層的勢阱限制，結合多層量子點之間的耦合，設計和製備多層氧化鋅基自組裝量子點結構。通過控制氧化鋅量子點生長和摻雜的過程，製備一系列尺寸可控、形貌均勻、帶隙可調的單層和多層量子點；通過控制隔離層的組分、厚度以及退火處理等參數，研究各種因素對隔離層與量子點界面處的應力狀態和量子點發光性能的影響，從而實現對多層結構量子點界面狀態的調控；對多層量子點結構的層數和厚度等參數進行最佳化，提升多層氧化鋅基量子點結構的發光效率，推動其在新型高效發光二極體中的套用。
結題摘要
本項目採用MOCVD方法自組裝生長ZnO量子點，並對ZnO量子點的生長機理及能帶結構進行了研究；採用碳球模板法製備了多種ZnO基納米晶（廣義上的量子點），並對這些納米晶的性能進行了研究。採用STM/STS對ZnO量子點生長機理的研究結果表明厚度低於1nm的ZnO量子點呈現類似於石墨的層狀結構，並且具有更寬的禁頻寬度（厚度為0.25nm的ZnO量子點帶隙寬達5.2eV）；而厚度大於1.4nm的量子點則呈現六方鉛鋅礦結構，且在其禁帶中同時存在施、受主缺陷能級。結合理論計算分析，確認該施、受主對為VO-VZn，從實驗角度確證ZnO中存在較強的自補償效應。這一結果不僅對於生長ZnO量子點有指導意義，對於探討ZnO的p型摻雜機理及克服p型摻雜瓶頸也有很強的參考價值。採用碳球模板法製備的ZnO-NiO納米晶異質結構是由相鄰的ZnO、NiO納米晶組成的超薄空殼球狀結構，該結構由於形成了p-n異質結，其內建電場促進了電子、空穴的分離，因而具有優異的光催化性能，可用於光催化降解有機物。採用同樣方法製備的ZnMgO納米晶則可以在Mg含量高達48%時仍不分相，對於調控ZnO納米晶的禁頻寬度和發光波長具有重要意義。採用同樣方法製備的ZrO2:Fe納米晶具有由Fe摻雜量決定的可調的禁頻寬度，而且可以實現可見光催化分解水產生氫氣，具有重要的套用價值。
