ZnO_Zn的光致发光和电致发光性能
ZnO∶Zn的光致发光和电致发光性能3丛 亮,张俊英,王锡铭,薛道齐,王天民(北京航空航天大学理学院,材料物理与化学研究中心,北京100083)
摘 要: 在N2+H2还原气氛中以ZnO粉末为原料制备了ZnO∶Zn发光膜和粉末。利用X射线衍射、电子扫描显微镜、红外光谱仪、XPS、荧光分光光度计等测试手段表征了样品的结构、形貌、缺陷和发光性能。ZnO∶Zn发光膜具有六角纤锌矿晶体结构和良好的c轴取向,结晶性较好,晶粒颗粒均匀。ZnO∶Zn发光膜和粉末具有绿色的单谱光致发光和电致发光。发光薄膜的O1s结合能表明,此绿色发光与薄膜内的点缺陷状态密切相关。关键词: ZnO;发光;缺陷;蒸发沉积中图分类号: O472.3文献标识码:A文章编号:100129731(2007)09214142041 引 言ZnO是一种新型的IIB2VIA族具有六角纤锌矿结构的自激活宽禁带半导体材料。其室温下的禁带宽度为3.36eV,激子结合能高达60meV,比同是宽禁带材料的ZnSe(20meV)和GaN(21meV)都高出许多,更有利于产生室温下的激子发光。ZnO材料在气敏、压敏、紫外探测、光催化净化等领域都有广泛的应用。其优越的发光特性使其作为一种发光材料受到越来越广大的关注[1～3]。近来的研究表明,ZnO由于具有合适的禁带宽度、丰富的本征缺陷和离子易掺杂的特点而具有高场电致发光性能[3～5],由于其制备温度较低,具有其它电致发光氧化物所不具有的优点。ZnO发光膜的制备方法主要有化学气相沉积、磁控溅射、分子束外延、电子束蒸发、激光脉冲沉积、溶胶2凝胶提拉法等[6]。其发光光谱一般都包括380nm左右的近紫外峰和520nm左右的绿峰,其发光机理目前还没有统一的定论。一般认为近紫外发射源于带边激子复合跃迁,绿色发光是由ZnO制备过程中的本征缺陷造成的[7～9]。本文在还原气氛下制备了ZnO∶Zn发光膜和粉末。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT2IR)、X射线光电子能谱(XPS)等测试方法研究了其结构、形貌及缺陷,并研究了其光致发光谱和电致发光性能。2 实 验ZnO∶Zn发光膜采用气相沉积法在玻璃或石英基片上生长。基片用弱碱性溶液洗净表面,再用丙酮和乙醇的混合溶液超声后浸泡在乙醇溶液中备用。实验用设备是在管式炉中套进一石英管,将分析纯ZnO
粉体放到Al2O3陶瓷舟中置于管内保温区;基片依次置于出气端托架上,用带孔橡皮塞封闭两端口,同时充以N2并逐步升温至300～400℃,待排净石英管内空气后通一定量的H2,气流稳定后继续升温至750℃,
令ZnO蒸发之后沉积到置于样品架的基片上,得到ZnO∶Zn发光膜,同时在Al2O3陶瓷舟中得到ZnO∶Zn发光粉。2h后停止加热,继续通混合气体自然冷却至室温,将样品拿出置于干燥皿中。作为对比,同时在空气中750℃加热得到ZnO粉体。所得发光膜及粉体用日本理学(Rigaku)D/
MAX22200型X射线衍射仪、DiglabFTS3000型红外光谱仪和PHI5300ESCA型X射线光电子能谱进行结构表征,利用HitachiS4200型扫描电子显微镜进行观察其微观形貌。样品的发光谱由HitachiF24500型荧光分光光度计测试分析所得。
3 结果与讨论在还原气氛中制备的ZnO,一般都会写作ZnO∶Zn,这是因为在还原气氛中热处理,部分晶格O会脱出,造成氧空位(VO)或锌间隙(Zni)的生成。图1为ZnO∶Zn发光膜的XRD图,与PDF标准卡片中(No.8620409)衍射峰峰位完全一致。在衍射角2θ=34.40°处的衍射峰非常强,对应于(002)晶面,并且半峰宽非常小,结晶性好,这通过SEM图也可以看出,说明生成的ZnO∶Zn发光膜是具有高c轴取向的六角纤锌矿结构的晶体。
图1 ZnO∶Zn发光膜XRD图谱Fig1XRDpatternsofZnO
4141 功 能 材 料 2007年第9期(38)卷3基金项目:国家自然科学基金资助项目(50302001,50672003)收到初稿日期:2007202228收到修改稿日期:2007206229通讯作者:张俊英作者简介:丛 亮 (1982-),男(回族),山东济南人,在读硕士,师承张俊英教授,主要从事特种功能材料的研究。 图2分别给出了经还原后ZnO∶Zn发光粉(a),沉积到基片上的ZnO∶Zn发光膜表面(b)及截面(c)(d)的扫描电镜照片。经还原后ZnO∶Zn粉体呈不规则球形颗粒,粒度分布较为均匀,粒径在1μm左右。沉积到基片的发光膜已经生长成六角形晶体,晶粒大小为2.5～3.5μm,比较致密,结合也很牢固,局部表面生长出棒状晶体。通过截面图可以看出发光膜厚度在10μm左右,但表面比较粗糙。ZnO经过蒸发到沉积的过程是结晶与晶体长大的过程,由于基底温度高(500℃左右)有利于晶粒的重排与生长,因此发光膜比
较致密,结合也牢固。但因为是一个不定向沉积的过程,表面还没有达到理想的平整度。
图2 ZnO∶Zn发光粉、ZnO∶Zn发光膜表面及截面的扫描电镜照片Fig2SEMimagesofZnO∶Znluminescencepowders,surfaceandcrosssectionofZnO∶Znluminescencefilm 图3给出了还原后的ZnO∶Zn发光膜及粉体的激发光谱和发射光谱,其中1#发光膜的基底温度为500℃左右,2#发光膜的基底温度为550℃左右,3#为炉内温度750℃左右时Al2O3舟内剩余的ZnO∶Zn发光粉。所有的样品发射光谱均在495nm处有一个半高宽为90nm的绿色宽谱带单一发光峰,对于这种绿色发光的原因,目前还没有统一的定论。一般认为是由缺陷能级之间的跃迁引起的。我们制备的ZnO∶Zn发光膜在N2+H2还原气氛中缺氧状态下生长,生成的氧空位(Vo)和锌间隙(Zni)等本征缺陷的机会增加。从能带观点来看,495nm(2.51eV)附近的可见发射可能来自氧空位(Vo)形成的浅施主能级到锌空位(VZn)形成的浅受主能级(价带顶0.3eV)之间的复合,氧空位(Vo)到锌间隙(Zni)的跃迁或氧空位(Vo)形成的深施主能级上的电子到价带顶的跃迁[7,10,11]。图3 ZnO∶Zn激发、发射光谱Fig3ExcitationandemissionspectraofZnO 从图3中1和2#样品的绿光发射峰可以看出,2#发光膜比1#发光膜温度高,相对发光强度却只有1#的一半。这是由于衬底温度高,有利于发光膜表面原子扩散与晶体生长,从而使其本征缺陷复合,减少了氧空位等缺陷的数量,2#的衬底温度低,表面原子迁移速率相对下降,更有利于产生大量缺陷,发光效率增强。这也证明了绿色发光是由晶体中的缺陷产生的[12]。图4分别为还原后ZnO∶Zn发光粉的红外光谱和相同温度下空气中热处理后的ZnO粉体红外光谱图。从图3中可以看出二者都在446cm-1处具有明显的Zn2O振动特征峰。但在875cm-1处还原后的粉体有一个明显的峰而未还原的没有,这个峰并不是ZnO
的特征峰,我们推断应当是在还原气氛下ZnO中生成的缺陷造成的。由于在空气中热处理制备的ZnO粉末并不发光,因此这种缺陷与ZnO∶Zn的绿色发光应该具有紧密的关系。
图4 ZnO∶Zn和ZnO粉体红外光谱Fig4IRspectraofZnO∶ZnandZnOpowders 为了验证这种绿色发光与环境中氧的关系,我们对ZnO∶Zn发光膜在空气中500℃保温10h,检测发射光谱发现发光膜表面的发光强度下降为热处理前的一半。对两种发光膜进行了XPS分析,如图5(a)所示。对于还原气氛中获得的ZnO∶Zn发光膜,在制备完毕后即放入N2气氛中保护,其表面的O1s可以分为3个高斯峰,峰值分别在530.4、531.7和532.6eV,
如果对其利用Ar离子进行剥离,当剥离140nm后,其O1s谱形状和分峰后3个峰值的位置与膜的表面相同,如果继续剥离到280nm,则情况相同。如果将上述绿色发光膜在空气中500℃保温10h,则其表面的O1s
能谱如图5(b)所示只能分成两个峰,位置分别在530.2和531.7eV。如果用Ar离子剥离140和280nm后,则也可以分成5(a)中所示的3个峰。ZnO中氧元
5141丛 亮等:ZnO∶Zn的光致发光和电致发光性能素处于不同的状态,则其结合能会有所不用,结合能为530.4eV的低能峰对应晶格氧,有些报道将531.7eV峰归因于缺氧造成的O2-态,而532.6eV峰对应于吸附氧[13]。但是我们发现,在空气中热处理后,531.7eV峰强显著增加,而在空气中热处理,膜的表面能够充分接触氧,使其表面吸附氧增加,应此此峰应该对应于吸附氧,将膜进行Ar离子剥离后此峰强度下降正说明其是由于吸附氧造成的。532.6eV峰应该对应于O—H,这是因为ZnO∶Zn发光膜是在N2+H2气氛中制
备的,H原子很容易进入ZnO晶格间隙,与O形成弱键。ZnO之所以能够吸附大量的游离态氧,主要是由于其较丰富的Vo造成的,而在空气中长期煅烧,则会降低Vo,从而使发光强度下降。
图5 ZnO∶Zn绿色发光薄膜和(a)中的ZnO∶Zn在空气中煅烧后的O1sXPS谱Fig5O1sXPSspectraofZnO∶ZngreenluminescencefilmandZnO∶Znof(a)afterannealedinair 这种具有较高浓度本征缺陷的ZnO∶Zn,在紫外光照射下发射明亮的绿色光,如果组装成电致发光元件,则也具有明显的电致发光性能,如图6是采用丝网印刷工艺制备的ZnO∶Zn粉末的电致发光谱。图6 ZnO∶Zn粉末电致发光光谱随驱动电压和频率的变化Fig6ELspectraofZnO∶Znpowderschangesalongwithvoltageandfrequency 可以看出,其电致发光谱形状与光致发光谱形状相同,是同一种缺陷造成的发光,随着驱动电压和频率的增加,发光强度逐渐增大。
4 结 论在N2+H2还原气氛下,通过气相沉积的方法制备了与基底结合牢固的具有六角纤锌矿结构和高c轴取向的ZnO∶Zn致密发光膜,晶粒尺寸为2.5～3.5
μm,同时获得了发射绿色光的ZnO∶Zn粉末。这种
绿色发光与制备环境中的气氛密切相关。ZnO∶Zn
粉末电致发光颜色与光致发光颜色相同,随驱动电压和频率的增加而增强。
参考文献:
[1] ZhaoAiwu,LuoTao,ChenLuyang,etal.[J].MaterialsChemistryandPhysics,2006,99:50253.[2] 李旦振,陈亦琳,等.[J].无机化学学报,2002,18(12):122921232.[3] YiLixin,HouYanbing,ZhaoHui,etal.[J].Displays,2000,21:1472149.[4] Ronfard2HaretJC.[J].JLumin,2003,104:1.[5] ZhangJunying,XueDaoqi,YangChun,etal.Electrolumi2nescentandPhotoluminescentPropertiesofZnO∶Eu,Lifilm[C].2006InternationalConferenceontheScienceandTechnologyofEmissiveDisplaysandLighting,2006.235.[6] 胡俊涛,郭常新,等.[J].发光学报,2005,26(6):7812
氧化锌(zno)半导体材料具有较宽的带隙和较高的激子束缚能,,照明
氧化锌(zno)半导体材料具有较宽的带隙和较高的激子束缚能,,照明毕业设计摘要纤锌矿结构氧化锌（ZnO）是一种宽禁带的直接带隙氧化物半导体材料，它具有低介电常数、大光电耦合系数、高化学稳定性、高的激子结合能以及优良的光学、电学及压电特性等，因此在许多方面有着潜在的使用价值，可广泛的应用于太阳能电池、压电薄膜、光电器件、气敏器件和紫外探测器等方面。
对于ZnO材料的研究，我们已经取得了很大的成就，但是这些研究主要是集中于其材料的实验制备、功能和电子结构等理论工作。
近年来，过渡金属掺杂ZnO等稀磁半导体材料成为了人们的研究方向，激起了人们的研究欲望。
通过对氧化锌进行过渡金属的掺杂，能改变它的特性，同时也具有铁电性，所以成为了集成光电器件中一种极具潜力的材料。
关键词：1绪论1.1 引言当前，人类社会已经进入了一个全新的信息化时代，信息的传输、处理、存储等过程都是通过电子和光子来参与实现的，光电子在信息技术领域中起到了举足轻重的作用。
上个世纪，人们制备出了红外发光二极管LED和LD，实现了光通信和光信息处理。
随着社会经济的快速发展，人们对于信息技术的要求也越来越高，一直在不断的研究中寻求新的技术。
最近，ZnO材料由于其优越的性能引起了人们的研究热情。
氧化锌( ZnO) 作为一种新型的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带化合物半导体材料，具有禁带宽度大（约3.37eV），相比与其他的宽带隙材料，其激子束缚能高达60meV，这使得ZnO在室温下有更高效率的机子发光，是一种在紫外和蓝光发射方面很有前途的新型光电子材料。
ZnO 材料的出现，让人们意识到了这种半导体材料在制备短波长发光器件中的研究潜力。
1.2 掺杂氧化锌的研究背景自从20世纪初透明导电氧化物（TCO）被发现，人们便开始在各种衬底沉积该种薄膜以使其用途多样化，现已在太阳能电池、液晶显示器、气体传感器、紫外半导体激光器以及透明导电薄膜等方面具有广泛的应用。
通过各种不同的掺杂，氧化锌( ZnO)能具有很好的光电性能，是光电器件极具潜力的材料.。
《ZnO纳米结构的掺杂调控及其异质结光电性能的研究》范文
《ZnO纳米结构的掺杂调控及其异质结光电性能的研究》篇一摘要：本文着重探讨了ZnO纳米结构的掺杂调控技术及其在异质结中展现的光电性能。
通过详细分析不同掺杂元素对ZnO纳米结构的影响，我们系统地研究了掺杂对材料结构、光学和电学性质的影响。
此外，我们还构建了ZnO基异质结，并对其光电性能进行了深入研究。
本文的研究结果为ZnO纳米结构在光电器件中的应用提供了理论依据和实验支持。
一、引言ZnO作为一种重要的宽禁带半导体材料，因其优异的物理和化学性质，在光电器件领域展现出巨大的应用潜力。
然而，ZnO 纳米结构的实际应用受限于其性能的调控。
通过掺杂可以有效地调整ZnO的物理和化学性质，进而提升其光电性能。
本研究的目的是探讨不同掺杂元素对ZnO纳米结构的影响及其在异质结中表现的光电性能。
二、ZnO纳米结构的掺杂调控1. 掺杂元素的选取本部分研究选取了常见的掺杂元素，如铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）等，分别对ZnO纳米结构进行掺杂，以观察其对材料性质的影响。
2. 掺杂方法及工艺采用分子束外延法、溶胶凝胶法等不同方法进行掺杂实验，并对不同方法的效果进行比较。
3. 掺杂对ZnO纳米结构的影响通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段，观察了不同掺杂元素对ZnO纳米结构的影响，包括晶格结构、形貌等。
三、异质结的构建与光电性能研究1. 异质结的构建将掺杂后的ZnO纳米结构与其他半导体材料（如Si、GaN等）结合，构建异质结。
2. 光电性能测试与分析通过光谱分析、光电流测试等手段，分析异质结的光电性能，包括光吸收、光发射、光电转换效率等。
四、结果与讨论1. 掺杂对ZnO纳米结构的影响实验结果表明，不同掺杂元素对ZnO纳米结构的晶格结构和形貌产生明显影响。
例如，Al掺杂可以增加ZnO的结晶度，而Ga和In的掺杂则能改变其能带结构。
2. 异质结的光电性能构建的异质结展现出优异的光电性能。
特别是当ZnO与其他宽带隙半导体结合时，其光吸收和光发射效率显著提高。
《ZnO纳米结构的掺杂调控及其异质结光电性能的研究》范文
《ZnO纳米结构的掺杂调控及其异质结光电性能的研究》篇一摘要：本论文重点探讨了ZnO纳米结构的掺杂调控及其与异质结的光电性能。
首先，介绍了ZnO纳米结构的制备方法及掺杂技术。
接着，详细研究了不同掺杂元素对ZnO纳米结构光电性能的影响，并进一步探讨了ZnO基异质结的制备及其光电性能。
本文的研究结果为ZnO纳米结构及其异质结在光电器件领域的应用提供了重要的理论依据和实验支持。
一、引言ZnO作为一种宽禁带半导体材料，具有优异的光电性能和化学稳定性，在光电器件、传感器、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。
近年来，ZnO纳米结构的掺杂调控及其与异质结的光电性能研究成为了一个热门课题。
通过对ZnO纳米结构进行掺杂，可以改变其能带结构、电导率和光学性质，从而提高其光电性能。
而ZnO基异质结的制备和性能研究则有助于进一步提高光电器件的性能。
因此，本文重点研究了ZnO纳米结构的掺杂调控及其与异质结的光电性能。
二、ZnO纳米结构的制备及掺杂技术1. 制备方法ZnO纳米结构的制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法等。
其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、成本低廉等优点被广泛应用于实验室研究。
2. 掺杂技术掺杂是改变ZnO纳米结构光电性能的重要手段。
常见的掺杂元素包括Al、Ga、In等。
掺杂过程中，通过控制掺杂浓度和掺杂方式，可以实现对ZnO纳米结构能带结构、电导率和光学性质的调控。
三、不同掺杂元素对ZnO纳米结构光电性能的影响1. Al掺杂ZnO纳米结构Al掺杂可以降低ZnO的电阻率，提高其导电性能。
此外，Al 掺杂还可以使ZnO的禁带宽度变大，提高其光学稳定性。
2. Ga掺杂ZnO纳米结构Ga掺杂可以显著提高ZnO的光吸收性能和光电导性能。
此外，Ga掺杂还可以改善ZnO的晶体质量，提高其发光性能。
3. In掺杂ZnO纳米结构In掺杂可以有效地提高ZnO的电子迁移率和发光效率。
同时，In掺杂还可以使ZnO的禁带宽度变窄，提高其在可见光区域的响应性能。
《ZnO纳米结构的掺杂调控及其异质结光电性能的研究》范文
《ZnO纳米结构的掺杂调控及其异质结光电性能的研究》篇一摘要：本文针对ZnO纳米结构的掺杂调控及其异质结光电性能进行了深入研究。
首先，介绍了ZnO纳米材料的基本性质和掺杂技术；其次，详细阐述了不同掺杂元素对ZnO纳米结构性能的影响；最后，探讨了ZnO基异质结的构建及其在光电领域的应用。
通过实验和理论分析，为ZnO纳米材料在光电器件中的实际应用提供了理论依据和实验支持。
一、引言ZnO作为一种重要的宽禁带半导体材料，因其优异的物理和化学性质，在光电器件领域具有广泛的应用前景。
通过掺杂调控可以改变ZnO纳米结构的电学和光学性能，进一步拓展其应用范围。
本文旨在研究ZnO纳米结构的掺杂调控及其与异质结结合的光电性能，为ZnO基光电器件的研发提供理论支持和实验依据。
二、ZnO纳米材料的基本性质与掺杂技术ZnO具有较高的激子束缚能，良好的热稳定性和化学稳定性，使其在紫外光探测器、LED、太阳能电池等领域具有潜在的应用价值。
掺杂技术是调控ZnO纳米结构性能的重要手段，通过引入杂质原子，可以改变ZnO的电学和光学性质。
常见的掺杂元素包括铝（Al）、氮（N）等。
三、不同掺杂元素对ZnO纳米结构性能的影响1. 铝掺杂ZnO（AZO）：Al元素的引入可以有效地提高ZnO 的导电性能，降低电阻率。
此外，Al掺杂还可以提高ZnO的光学带隙，增强其抗辐射性能。
2. 氮掺杂ZnO（NZO）：N元素的引入可以在ZnO中形成受主能级，有效提高其P型导电性能。
NZO在蓝光LED、透明导电膜等领域具有潜在的应用价值。
四、ZnO基异质结的构建及其光电性能异质结是由两种不同材料的界面组成的结构，具有优异的电学和光学性能。
本文研究了ZnO与其他半导体材料（如Si、GaN 等）构成的异质结。
通过控制异质结的界面结构和能带排列，可以实现光生载流子的有效分离和传输，提高光电转换效率。
五、实验与结果分析1. 样品制备：采用溶胶-凝胶法、化学气相沉积等方法制备了不同掺杂元素的ZnO纳米结构及异质结样品。
氧化锌半导体材料在电子光学领域的应用研究
氧化锌半导体材料在电子光学领域的应用研究一、引言氧化锌（ZnO）是一种重要的宽能带半导体材料，在电子光学领域具有广泛的应用。
氧化锌半导体材料具有优良的电学、光学、磁学、热学等性质，因此一直以来都备受关注和研究。
本篇文章将以氧化锌半导体材料在电子光学领域的应用研究为主题，分别讨论氧化锌半导体材料的电学和光学性质，并探讨其在光电器件、光传感器及太阳电池等方面的应用。
二、氧化锌半导体材料的电学性质氧化锌半导体材料具有良好的电学性质，其导电性能主要与材料的输运性质有关。
在ZnO中，离子晶体结构中的氧化锌离子层和氧离子层交错排列，构成了晶体的层状结构。
这种结构对材料的电子输运产生了重要影响。
ZnO半导体材料的导电类型主要取决于其掺杂元素。
在无掺杂的ZnO材料中，其本征类型是n型半导体。
通过掺杂适量的等价离子可以改变ZnO的导电类型，如掺杂氮、锂等元素可以使其成为p型半导体。
此外，ZnO半导体材料在响应外电场时，会出现电吸收现象和相应的载流子的漂移，从而引起电势的变化。
此特性在电子学领域的应用十分广泛。
三、氧化锌半导体材料的光学性质氧化锌半导体材料具有良好的光学性质。
以氧化锌纳米线为例，其具有高表面积和良好的光吸收特性。
当ZnO纳米线受到光照射时，外部光量子会被吸收，从而在材料内产生空穴和电子，并导致该材料发生光致电荷分离现象。
由于材料表面的原子位置和绝缘体的比表面积很高，因此此过程往往伴随着大量电荷分离，从而产生大量的内电场和极化现象。
此外，氧化锌半导体材料还具有独特的光学增强效应。
如采用ZnO纳米线作为表面增强拉曼散射谱（SERS）检测器，可以提高检测的灵敏度，从而用于环境、食品及生物化学等领域的研究。
四、氧化锌半导体材料在光电器件中的应用氧化锌半导体材料在光电器件中的应用已经得到广泛研究。
常见的光电器件包括发光二极管、激光器、太赫兹探测器等，其中较为常见的是发光二极管。
通过控制ZnO纳米线阵列的大小和空间分布可以改变器件发光强度和波长。
ZnO薄膜的制备、性能及应用
ZnO薄膜的制备、性能及应用1引言氧化锌（ZnO）属于第三代半导体材料,室温下禁带宽度约为3.37eV，其激子束缚能高达60meV，比室温热离化能(26meV)大得多。
第三代半导体材料是指宽禁带半导体材料，它们的发光波长短（近紫外），具有耐高温、抗辐照、制备方法多、毒性小等特点。
自1997 年发现ZnO薄膜的室温紫外光发射以来，ZnO 薄膜的制备技术及其光电特性成为人们研究的热点。
ZnO薄膜可以在低于500℃的温度下生长,比ZnSe和GaN的生长温度低得多。
ZnO作为一种新型的光电材料，在光波导、半导体紫外激光器、发光器件，透明电极等方面应用广泛。
ZnO 也是一种十分有用的压电薄膜材料, 高质量的单晶或c轴择优取向的多晶ZnO薄膜具有良好的压电性质, 能够用来制备高频纤维声光器件及声光调制器等压电转换器, 在光电通信领域得到广泛的应用。
本文综述了ZnO薄膜的性质、各种制备方法及作为压电材料的应用。
2 ZnO的性质2.1 ZnO的基本性质ZnO晶体共有四方岩盐矿结构、闪锌矿结构和六角纤锌矿3 种相结构，如图1所示[ 1]。
Jeffee[ 2]等人根据第一性原理计算得到ZnO各晶体结构的总能量，六角纤锌矿结构的总能量为5.658 eV，闪锌矿结构的总能量为5.606 eV，四方岩盐矿结构的总能量为5.416 eV。
六角纤锌矿结构在常温下是稳定相，也是研究最多的一种相结构，晶格常数a=b=0.324 6nm，c=0.520 3nm。
ZnO的熔点为1975℃，比GaN的熔点低，但其热稳定性和化学稳定性优于GaN，在较高温度下也不会分解。
ZnO 的本征点缺陷有：锌填隙（Z ni）、锌空位（V Zn）、氧填隙（O i）、氧空位（V O）、反位锌（Zn O）等，其中锌填隙和氧空位的能级较浅，被认为是本征ZnO呈n型导电的主要原因。
2.2 ZnO的铁电性质Onodera[ 3]等首次观察到了ZnO基材料的电滞回线，Zn0.83 Li0.17O陶瓷材料在室温条件下，其剩余极化为0.044 LC /cm2, 虽然这个数值较小，却是该陶瓷具有铁电性的证据。
ZnO纳米带的光学性能研究
摘要：ZnO作为一种重要的宽带隙半导体材料，具有较好的光学性能。
ZnO纳米带以其统一的几何尺寸，较少的线缺陷，作为特殊的纳米材料，展现了其独特的性质。
本文综述了ZnO纳米带的制备方法，掺杂不同物质对其光学性能的影响，也对当前对ZnO纳米技术的研究与应用做了简要介绍，并对其今后的研究进行了相应的展望。
关键词：ZnO纳米带光学性质Abstract：ZnO is an important wide band gap semiconductor material with special optical properties. ZnO nanobelts with its uniform geometry, less linear defects, as the special nanomaterial, demonstrated its unique character. This paper reviews the methods of synthesizing ZnO nanobelts, doped optical properties of different substances to their different effects, but also on the current of the ZnO nanotechnology research and application of a brief introduction, and the future prospects for research accordingly.Key words：ZnO nanobelts optical properties1 引言ZnO是典型的直接带隙宽禁带半导体材料，室温下的带隙宽度为3.37eV，具有较高的激子束缚能(～60meV)，保证其室温下紫外激光发射[1]。
ZnO作为一种继GaN蓝光二极管诞生以来倍受瞩目的宽禁带直接带隙半导体，在紫外、蓝绿、黄红等波段都观察到光发射现象[2]。
ZnO应用情况
ZnO纳米结构的实际应用
染料敏化ZnO纳米线阵列太阳能电池 纳米尺寸效应发光之LED、OLED 纳米表面性质应用之OLED等器件 电极、空穴 注入层、传输层、缓冲层等
红外反射膜 选择投射莫 气敏元件
电炉、干燥箱观察窗
太阳光聚热器
ZnO半导体器件
ZnO-LED
–
MIS结构、异质结结构、同质结结构、PIN结构、 多量子阱结构 多为PV型，常规MSM结构
紫外光电探测器
–
紫外激光器 ZnO基TFT（IGZO TFT） ZnO压电、气敏、压敏器件等
ZnO的纳米结构
Wurtzite ZnO: spontaneous polarization
ZnO的能带结构
ZnO 直接带隙 宽禁带3.37eV 由于六方纤锌矿结构对称性 较低，ZnO能带较复杂。其 价带导带的能隙有O-2p,Zn4s态决定 对ZnO能带的深入研究最早 是Thomas，后来Shindo和 Lambrecht等人作了进一步研 究之后，人们对ZnO的能带 结构做了更深入的探索，为 ZnO能带工程打下良好基础。
ZnO透明导电膜的应用
LCD，ELD，ECD，PHD
OPB 摄像元件 图像传感器 遮光玻璃 输入画面用开关，接触式面板，触摸屏 防静电膜 电磁波屏蔽
透明电极
电学 方面 的应 用
仪表窗口
防雾防霜玻璃：汽车，飞机挡风玻璃，相机，滑雪眼镜
面发热膜
光学 方面 的应 用
zno基纳米材料
zno基纳米材料ZnO基纳米材料是一种具有广泛应用前景的纳米材料。
它由氧化锌（ZnO）组成，具有独特的物理和化学性质，因此在多个领域都得到了广泛的研究和应用。
ZnO基纳米材料在光电领域具有重要的应用。
由于其独特的能带结构和优异的光学性能，ZnO基纳米材料在光电转换器件中表现出色。
例如，它可以用于制备高效的太阳能电池，利用其优异的光吸收和光催化性能，将太阳能转化为电能。
此外，ZnO基纳米材料还可以用于制备光电二极管、激光二极管和发光二极管等光电器件，具有广阔的应用前景。
ZnO基纳米材料在传感领域具有广泛的应用。
由于其具有高灵敏度、快速响应和良好的选择性，ZnO基纳米材料可以用于制备各种传感器，如气体传感器、湿度传感器和生物传感器等。
例如，将ZnO基纳米材料与金属氧化物复合，可以制备出高灵敏度的气体传感器，用于检测环境中的有害气体。
此外，将ZnO基纳米材料与生物分子相结合，可以制备出高灵敏度的生物传感器，用于检测生物分子的存在和浓度。
ZnO基纳米材料在催化领域也有重要应用。
由于其具有较大的比表面积和丰富的活性位点，ZnO基纳米材料可以用于制备高效的催化剂。
例如，将ZnO基纳米材料与贵金属复合，可以制备出高效的催化剂，用于催化氧化反应、还原反应和有机合成等。
ZnO基纳米材料还在生物医学领域展现出巨大的应用潜力。
由于其良好的生物相容性和生物活性，ZnO基纳米材料可以用于制备生物医学材料，如人工骨骼、人工关节和人工血管等。
ZnO基纳米材料具有广泛的应用前景。
在光电、传感、催化和生物医学等领域，ZnO基纳米材料都展现出卓越的性能和潜力。
未来，随着科学技术的不断进步，我们有理由相信，ZnO基纳米材料将会在更多的领域得到广泛应用，为人类的生活和发展带来更多的福祉。
Zno和Zns光学薄膜性能的研究对比重点内容
一.本课题的意义锌基Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体是一类重要的直接宽带隙半导体，ZnO和ZnS是其中的代表。
氧化锌的禁带宽度为3.37eV，硫化锌的禁带宽度则可达3.7eV。
与其它重要的宽带隙半导体（如氮化稼25meV）相比，它们具有较大的激子束缚能（ZnO~60meV，ZnS~38meV），远高于室温下的热能（26meV），是制作紫外/蓝光发光器件的理想材料[1]。
ZnO易于制成各种形貌的纳米结构，尤其是一维纳米结构，如纳米棒、纳米带、纳米管、纳米线和纳米弹簧等。
在薄膜晶体管的制作中，ZnO也有很好的应用。
同时，通过控制掺杂水平，可以使ZnO的电学性质实现从绝缘体到n型半导体到导体的转变而保持器光学透过性不变，使得ZnO非常适合做平板显示器或太阳电池的透明电极[2]。
另外，ZnO还是一种极有前途的自选电子器件候选材料。
ZnS是人们最早发现的半导体材料之一。
因其带隙宽、化学稳定性好、无毒环保、成本低等特点，硫化锌在光催化、光敏电阻、电/光致发光、非线性光学器件、传感器及注入激光中有着广泛应用。
它在可见光到远红外波段有着优良的透过性，加之其良好的化学、热血稳定性，使得ZnS成为光学窗口的首选材料之一。
随着技术的突破，ZnO和ZnS在光电器件、大功率、高温电子器件等方面展现出越来越巨大的潜力，成为新型光显示、光存储、光照明、激光打印、光探测器件以及医疗和军事等领域应用中的关键材料，因此研究ZnO和ZnS光学薄膜性能具有重要的实践意义和研究价值。
二.国内外状况早在上世纪六十年代，ZnO材料就已被观察到具有紫外受激辐射现象，到1996年ZnO 微晶薄膜获得了紫外激光的输出，ZnO才又重新引起了人们的注意。
1997年，美国《科学》杂志发表了题为“Will UV Laser Beat the Blues？”文章，称ZnO薄膜紫外发光发射研究见是一项伟大的工程[3]。
ZnO薄膜在发光领域的应用研究得到了广泛的重视，浙江大学季振国等人在石英玻璃衬底上制备出C轴择优生长取向的ZnO薄膜中科大在ZnO外延层和衬底上生长Zn缓冲层，获得了择优取向的ZnO薄膜，山东大学制备出了具有快速紫外光响应的六角密排结构的ZnO薄膜[4]。