ZnO基半导体的研究进展——点缺陷、掺杂及接触.pdf

ZnO（氧化锌）是一种重要的半导体材料，因其独特的物理和化学特性，近年来在科研领域备受关注。ZnO属于ⅢⅥ族化合物，具有纤锌矿结构，六方晶系，空间点群为C6v4(P63mc)。它的禁带宽度在室温下为3.37电子伏特，属于宽禁带半导体，这意味着它适合用于紫外光发射。由于其高的激子束缚能（60meV），ZnO在室温和高温环境下都能保持良好的光电性能。 ZnO的硬度高，是Ⅱ-Ⅵ族半导体中硬度最大的，有利于提高外延生长的质量，而且生长温度低于GaN，减少了衬底与薄膜间的扩散问题。通过掺入Mg、Cd等元素，可以调控ZnO的禁带宽度，覆盖从红光到紫外光的范围，这为开发各种颜色的发光器件提供了可能性。ZnO与GaN的晶格失配度小，可以作为缓冲层使用，增强了器件的性能。 在接触方面，ZnO与金属的接触性质也是研究的重点。尽管已有一些进展，如P型ZnO的初步实现以及接触性能的改善，但依然存在挑战，需要进一步研究掺杂机制、缺陷化学、材料设计和制备技术，以优化ZnO与金属之间的界面性质，提高器件的性能和稳定性。 ZnO还是一种透明导电材料，具有优秀的透明电导性，无毒、价格低廉且易于获取，稳定性好。在显示器和太阳能电池等领域，ZnO已经开始替代ITO（氧化铟锡）作为透明电极材料，尤其是在氢等离子体中表现出更好的稳定性。此外，ZnO的大面积低成本制备和常规湿法刻蚀工艺的便利性，使得它在大规模生产中更具优势，有望在航空和其他高科技领域得到广泛应用。 点缺陷在ZnO中扮演着关键角色，它们影响材料的电学和光学性质。目前，ZnO的施主缺陷已经得到了进一步的研究和鉴别，这对于理解ZnO的掺杂行为和实现不同类型（如P型）的半导体至关重要。然而，点缺陷的精确控制和利用仍是一大难题，需要更多的理论和实验研究来深入理解其影响，从而优化ZnO的性能。 ZnO基半导体的研究涵盖了点缺陷、掺杂和接触等多个方面，这些研究进展对于推动新型光电器件、透明导电材料以及高效能源技术的发展至关重要。随着技术的不断进步，ZnO将在未来的半导体行业中扮演越来越重要的角色。