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氧化鋅(ZnO)的帶邊發(fā)射在紫外區(qū),非常適宜作為白光LED的激發(fā)光源材料,凸顯了氧化鋅(ZnO)在半導(dǎo)體照明工程中的重要地位,并且與SiC、GaN等其它的寬帶隙材料相比,氧化鋅(ZnO)具有資源豐富、價(jià)格低廉、高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性,更好的抗輻照損傷能力,適合做長(zhǎng)壽命器件等多方面的優(yōu)勢(shì)。此外,氧化鋅(ZnO)與GaN的物理性能非常接近,其晶格失配度很小,是GaN晶體生長(zhǎng)zui理想的襯底材料。
氧化鋅(ZnO)單晶是具有半導(dǎo)體、發(fā)光、壓電、電光等多種用途的功能晶體材料。不僅可用于制作紫外光電器件,也是高性1能的移動(dòng)通訊基片材料和優(yōu)1秀的閃爍材料;此外,氧化鋅(ZnO)與GaN的晶格失配度特別小,是GaN外延生長(zhǎng)zui理想的襯底材料。常見(jiàn)的氧化鋅(ZnO)屬六方晶系,纖鋅礦結(jié)構(gòu),點(diǎn)群為6mm,空間群為P6mc,z=2,a=0.32488mm,c=0.51969mm。znO晶體中,Z離子和O離子沿c軸交替堆積,(O001)面終結(jié)于正電荷Z離子,(0001)面終結(jié)于負(fù)電荷O離子,因此,氧化鋅(ZnO)單晶具有極性。
立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)可由逐漸在表面生成氧化鋅的方式獲得。在兩種晶體中,每個(gè)鋅或氧原子都與相鄰原子組成以其為中心的正四面體結(jié)構(gòu)。八面體結(jié)構(gòu)則只曾在100億帕斯卡的高壓條件下被觀察到。氧化鋅(ZnO)單晶是具有六方晶系纖鋅礦型化合物的晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體,其可直接躍 遷,禁帶寬度(Eg 3. 37eV)大。此外,與其它半導(dǎo)體材料(GaN :21meV、ZnSe :20meV)相比, 其激子結(jié)合能(ZnO :60meV)非常大,因此,可期待將其用作的發(fā)光器件材料。
氧化鋅晶體生長(zhǎng)研究進(jìn)展??
當(dāng)前生長(zhǎng)氧化鋅體單晶的方法主要有助熔劑法、水熱法、氣象沉積法、坩鍋下降法等等。
助熔劑法.助熔劑法是利用助熔劑使晶體形成溫度較低的飽和熔體,通過(guò)緩慢冷卻或在恒定溫度下通過(guò)蒸發(fā)熔劑,使熔體過(guò)飽和而結(jié)晶的方法。采用這種方法制備氧化鎂的是美國(guó)的Nielsen等[12]人,得到(0001)取向的透明略微帶淺黃色的呈平板狀晶體(25mm!1mm)。1967年,美國(guó)的A.B.Chase和JudithA.Osmer用同樣的助熔劑應(yīng)用區(qū)域冷卻法(LocalizedColling)在不同的溫度梯度下,以不同的降溫速率,利用氧化鎂的自發(fā)成核制成了5mm!5mm!3mm的晶體。