带边调制方法研究ZnO绿光发射机制

【作者】 陈雪莲； 徐长山； 刘玉学； 乔虹桥； 宁月辉； 徐洪图； 刘益春；

【机构】 东北师范大学先进材料光电中心；

【摘要】 宽禁带半导体材料 ZnO 由于其优异的特性,在紫外发光（激光）、紫外探测器、气敏元件、平板显示等领域都有很好的应用前景。已经有很多研究小组对 ZnO 本征发光及可见发光的机制进行了研究。目前,ZnO 的紫外发光已经证实来源于激子发射或导带低附近的浅施主能级上的电子与价带上的空穴复合产生的发射。但是可见区发射的机制仍然没有的到满意的解释。一些研究小组认为来源于 Cu 杂质,还有的认为来源于锌空位(V_zn、氧空位（V_o）、间隙锌（Zn_i）或锌间隙与锌空位的复合体(Zn_i-V_zn)等。我们采用溶胶凝胶（sol-gel）方法将 Mg 掺入 ZnO 中,通过透射电镜可以观察到粒子大小约为4 nm 左右（图1）。Mg 的掺入使 ZnO 的导带底上移,禁带宽度变宽,通过吸收谱图可见随着 Mg 掺入量的增加 ZnO 的吸收边明显蓝移（图2）,通过光致发光谱也可以看到 ZnO 的本征发光逐渐向短波方向移动。由于 Mg 的掺入只对导带低进行了调制,因此位于520 nm 左右的绿光峰随着 Mg 掺入量的增加并没有明显移动（图3）,这说明绿光发射来源于深能级上的电子向价带的跃迁。更多还原