p型準一維ZnSe納米結構可控摻雜及納米異質結器件的研究.pdf

1、硒化鋅(ZnSe,Eg=2.7eV)是一種重要的II-VI族寬禁帶半導體,其納米結構具有顯著的光電特性,有望在發(fā)光、光伏以及光電探測器等光電子器件中廣泛應用。但ZnSe的自補償效應常導致其產生單極性n型導電行為。目前僅有少量ZnSe納米材料p型摻雜的成功報道(P、B等元素),且還存在摻雜濃度低、可控性差等問題,尚需深入研究。此外Si是目前微電子產業(yè)的支柱材料,但其為間接帶隙半導體,在光電子器件方面的研究受限。基于Si/II-VI族異質結

2、的光電子器件不僅可以與現(xiàn)有硅工藝兼容,并有可能促進硅基光電集成的發(fā)展。因此ZnSe的p型摻雜及ZnSe/Si納米異質結具有重要的研究意義。
　　本論文通過Ag元素原位摻雜成功了實現(xiàn)ZnSe納米線的p型摻雜,在此基礎上構建多種結構的ZnSe/Si納米異質結,并測試研究了異質結的光電特性,探索其在光電子方面的應用。具體取得成果主要如下:
　　1.以Ag2S為摻雜源,通過熱蒸發(fā)的方法合成了p型ZnSe:Ag納米線。獲得的ZnSe納

3、米線為單晶閃鋅礦結構,沿[111]方向生長,尺寸均一,直徑約為50-300nm,長度可達幾十到上百微米。
　　2.通過控制Ag元素摻雜濃度,ZnSe納米線的電導率可以在9個量級內調控,其電輸運特性為顯著的p型,空穴濃度可達2.1×1019cm-3?；赯nSe:AgNW/ITO的肖特基結整流效應卓越,整流比大于107,理想因子約為1.29(320K)。
　　3.探索構建三種結構的ZnSe/Si納米異質結,并研究其光電性能。<

4、br>　　a.通過在n型硅片上平行排布ZnSe:Ag納米線陣列,并以約200nm厚的PMMA作為絕緣層的方式構造ZnSe/Si異質結。該異質結具有優(yōu)良光伏性能,填充因子、轉換效率分別高達61％、1.04%。
　　b.通過在n型Si襯底上直接生長p型ZnSe納米線的方法制備了ZnSe/Si納米異質結。其在可見光下,明暗電流比大于103,響應時間小于0.1s,并且其光伏性能優(yōu)越,填充因子、轉換效率分別為24%、0.89%。