電子束誘導氧化鋅量子點的可控生長與載流子調制.pdf

1、ZnO是直接帶隙半導體材料，近紫外發(fā)光和透光性質使其可被用作光電器件。量子效應使得納米尺度的ZnO的禁帶寬度和其粒度、形狀和顯微結構相關，并直接決定納米ZnO的發(fā)光性能?？梢酝ㄟ^改變量子點的成分、尺寸和形狀調控其電子態(tài)密度和載流子性質，達到控制納米尺度ZnO量子點物理化學性質的目的。本文在對ZnO量子點生長方法和載流子調控充分調研的基礎上，利用環(huán)境透射電子顯微鏡原位研究穩(wěn)定、尺寸可控的ZnO量子點的生長條件和生長機理，控制量子點內(nèi)氧缺陷

2、濃度，從而調控載流子和ZnO量子點的能帶性質。
　　論文首先研究了ZnO量子點在透射電子顯微鏡中的生長行為，在控制電子束能流密度和氧分壓的條件參數(shù)下，實現(xiàn)ZnO量子點的可控生長。研究表明在直徑約40 nm六方纖鋅礦結構的ZnO納米棒的(10(1)0)晶面上，通過300keV電子束輻照（能流密度1.6×105A/m2，樣品室真空氣壓5×10-4Pa）可控制生長粒度為5nm左右ZnO量子點。量子點表面由(10(1)0)、(0001)和

3、(000(1))三個晶面構成。高電子束能流密度和高氧分壓可促進ZnO量子點生長，量子點內(nèi)部的氧缺陷可以由輻照電子束的能量和能流密度調節(jié)。
　　電子能量損失譜測試分析表明ZnO量子點內(nèi)氧原子含量可達55％，富含空穴載流子。第一性原理計算也表明，在這種條件下氧間隙原子可以穩(wěn)定存在于量子點中。電子全息測量分析表明ZnO量子點與ZnO基體納米棒存在約0.5V的勢壘。原位電學測試結果表明電流從ZnO量子點單向流入納米棒，原位光電測試結果表明