N摻雜ZnO中補償施主抑制與受主形成機制的研究

《N摻雜ZnO中補償施主抑制與受主形成機制的研究》是依託南京大學，由湯琨擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：N摻雜ZnO中補償施主抑制與受主形成機制的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：湯琨
• 依託單位：南京大學

項目摘要

ZnO作為紫外藍光波段發光探測的優選材料，在節能照明、太陽能電池、紫外探測領域具有廣闊的套用潛力。雖然目前對ZnO的p型摻雜研究已取得令人鼓舞的成果，但p型摻雜始終未能突破，致使ZnO基光電器件迄今未能商用。本項目針對N摻雜ZnO中補償施主抑制和淺受主形成機制兩個問題，圍繞施主受主的表征方法和受主形態指認這兩個關鍵點，採用理論結合實驗的方法研究：(1) N摻雜ZnO中間隙鋅相關淺施主的補償調控；(2) N摻雜ZnO中鋅空位相關淺受主的形成機制；(3)Te/N和S/N共摻對ZnO中淺施主和淺受主的形成與調控機理。通過以上研究，建立起淺施主間隙鋅和淺受主鋅空位的綜合表征方法，掌握其調控機制，實現p型ZnO材料中淺施主的抑制和淺受主的形成，並設計和製備ZnO基光電子原型器件以驗證p型性能，以期推進ZnO中p型摻雜的解決和商用。

結題摘要

ZnO作為一種寬禁帶直接帶隙半導體材料，在紫外光電子器件中具有潛在套用。然而氧化鋅的p型摻雜難題始終困擾著全球科研人員，阻礙氧化鋅相關器件的實際套用。針對ZnO難以實現高效p型摻雜這一重大科學問題，項目主要從施主抑制和受主誘導兩方面對N摻雜氧化鋅材料進行了深入的研究。在施主方面，項目主要研究了間隙鋅及其團簇的表征、性質和調控，獲得了一些間隙鋅相關施主的抑制手段；在受主方面，項目側重於N摻ZnO中淺受主形態的指認以及實驗調控，對近期理論預言的幾種全新受主類型進行了故意誘導。項目同時還研究了等價元素-受主共摻技術在抑制補償施主，淺化N相關受主，提升晶格質量等方面的機理。最終在器件層面，基於ZnO納米柱，項目研究了發光器件、憶阻器和探測器的製備與性能，完成了從材料到實際套用的初步探索。