基于ZnO的异质结的组建及其光电性能研究

河南大学

硕士学位论文

基于ZnO的异质结的组建及其光电性能研究

姓名：倪曼曼

申请学位级别：硕士

专业：微电子学与固体电子学

指导教师：张伟风

20100601

摘要

摘要

太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源是解决能源危机的最佳途径之一。近些年来，半导体一半导体异质结、染料敏化半导体材料等异质结构，由于易于实现光生电荷分离被广泛应用于提高太阳能的转化效率以及光电子器件的研制和开发方面。ＺｎＯ是一种重要的半导体光电材料，在可见光区有很高的透过率，是一种新型的透明半导体材料。另外，ＺｎＯ具有价格低廉，毒性小，来源丰富等众多优点而成为制备光电器件的优良材料，具有很高的开发和应用价值。本文以ＺｎＯ为基础与无机Ｐ型半导体材料ＮｉＯ和有机染料Ｎ７１９分别构造了异质结构，并通过表面光电压的测试研究了光生电荷的重新分布过程，为其在光电转换方面的应用提供了实验和理论的基础，主要做了以下有意义的工作：

１．本文采用纯度为９９．９９％的ＺｎＯ、ＮｉＯ和１８．２ＭＱ的去离子水与聚乙烯醇配置的稀粘合剂溶剂作为原料制作ＺｎＯ、ＮｉＯ陶瓷靶材。首先按聚乙烯醇与去离子水质量比为１：１０混合，然后将混合物放入水域中加热，并进行磁力搅拌，温度设定为９００Ｃ左右，磁力搅拌至澄清为止；然后用天平称取一定量的ＺｎＯ、ＮｉＯ粉末放入玛瑙研钵中，滴入适量的聚乙烯醇粘结剂，并进行研磨，直至ＺｎＯ、ＮｉＯ粉末成为细小均匀的颗粒；接着将研磨好的粉末放入模具内压制成型，并进行脱胶。最后将脱胶后的靶材放在专用智能控温箱式炉中，在空气气氛下烧结成ＺｎＯ、ＮｉＯ陶瓷靶材。

２．采用激光分子束外延技术分别在Ｓｉ衬底和石英衬底上制各出结晶质量良好的ＺｎＯ薄膜和ＮｉＯ薄膜，并利用Ｘ射线衍射、拉曼谱、光致发光谱、透射谱等表征手段对制备出的样品进行表征。结果表明采用激光技术制备出的ＺｎＯ、ＮｉＯ薄膜结晶较好，在可见光区有较高的透过率，为以后基于ＺｎＯ、ＮｉＯ的器件的制备和应用打下了基础。

３．利用激光分子束外延技术在ＦＴＯ导电玻璃衬底上制备出整流特性较好的ＺｎＯ／ＮｉＯ异质结。并采用Ｘ射线衍射、扫描电镜、紫外可见吸收谱、光致发光谱、

塑堕－大兰垡皇至堂皇墅堡皇王堂童些！竺！丝堡主兰竺笙苎

电学测试、表面光电压谱等手段对其进行表征测试。表面光电压测试表明，由于ＺｎＯ和ＮｉＯ之间良好的能级相对位置，通过构造ＺｎＯ／ＮｉＯ异质结可以使ＺｎＯ原有峰位（３７３ｎｌｌｌ）的光电压响应大大增强。另外，还可以在可见光区３９０—６００ｎｌｎ引起新的较强的光电响应宽带，这是由于缺陷和ＮｉＯ禁带中的亚能级引起的。这对于未来光伏产业的发展和太阳能的转化利用具有一定的积极促进作用。

４．采用激光分子束外延技术在ＦＴＯ导电玻璃上制备出结晶良好的ＺｎＯ薄膜，并使用Ｎ７１９染料对ＺｎＯ薄膜进行染料敏化，敏化过程采用浸渍法。通过ＺｎＯ薄膜在Ｎ７１９敏化前后的紫外可见吸收光谱、表面光电压谱、光致发光谱、拉曼谱等各方面的比较，探索了有机染料和无机半导体材料之间的相互作用。结果表明Ｎ７１９对ＺｎＯ的敏化可以促进光生电荷的分离，增强表面光电压，同时抑制光生电荷的复合，减弱光致发光的强度。为有机染料和无机半导体之间的化学吸附作用和电荷能量转移提供有力证据。这对于促进染料敏化太阳能电池在光伏产业中的实际应用有一定的积极意义。

关键词ＺｎＯ／ＮｉＯ异质结构；Ｎ７１９／ＺｎＯ异质结构；Ｌ．ＭＢＥ技术；表面光电压谱

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ａｓａｌｌｉｎｅｘｈａｕｓｔｉｂｌｅｇｒｅｅｎｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｗａｙｔｏｒｅｓｏｌｖｅｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｌｙｙｅａｒｓ，ｔｈｅｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｓｃｏｍｐｏｓｅｄｂｙｓｅｍｃｏｎｄｕｃｔｏｒ—－ｓｅｍｃｏｎｄｕｃｔｏｒａｎｄｄｙｅ－ ｓｅｍｃｏｎｄｕｃｔｏｒｗｅｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｖｉｃｅｓｂｅｃａｕｓｅ

ｔｏｓｅｐａｒａｔｅｉｎｔｈｅｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．ＺｎＯｉｓｔｈｅｐｈｏｔｏ—ｉｎｄｕｃｅｄｃｈａｒｇｅａｒｅｅａｓｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔ

ｅｘｃＵｅｎｔｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｌｌｌｌｉｇｈｔｒａｎｍｉｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅｖｉｓｉｂｌｅｒｅｇｉｏｎ．ＺｎＯｉｓａｎ

ｍａｔｅｒｉａｌｔｏｐｒｅｐａｒｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｖｉｃｅｓｄｕｅｔｏｉｔｓ

ＵＳａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈａｓｌｏｗｃｏｓｔ，ｌｏｗｔｏｘｉｃｉｔｙａｎｄｒｉｃｈｒｅｓｏｕｒｃｅ．Ｓｏ，ｉｔｉｓｗｏｒｔｈｆｏｒｔｏｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ

ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｓｂａｓｅｄｏｎＺｎＯｗｉｔＩｌｐ－ｔｙｐｅＮｉＯａｎｄｏｒｇａｎｉｃｄｙｅＮ７１９ａｎｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｄｃｈａｒｇｅｂｙｓｕｒｆａｃｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｆｕｌｆｏｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｉｎｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ

１．ＺｎＯｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｌｉｓｔｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ＮｉＯｃｅｒａｍｉｃｔａｒｇｅｔｓｗｅｒｅｍａｄｅ、历ｔｈＺｎＯ、ＮｉＯｐｏｗｄｅｒｗｉｍｔｈｅａｎｄ

ｐｕｒｉｔｙｏｆ９９．９９％，ｄｅ－ｉｏｎｉｚｅｄｗａｔｅｒｏｆ１８．２ＭＱａｎｄＰＶＡａｓｐｒｉｍａｒｙｍａｔｅｒｉａｌ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅＰｖＡａｎｄｔｈｅｄｅ－ｉｏｎｉｚｅｄｗａｔｅｒｗｅｒｅｍｉｘｅｄａｔｔｈｅｍａｓｓｒａｔｉｏｏｆｌ：２００．ａｎｄｔｈｅｎｈｅａｔｅｄｉｎｗａｔｅｒｂａｔｈａｔａｂｏｕｔ９０ｏＣｗｉｔｈｍａｇｅｎｉｃｓｔｉｒｒｉｎｇｔｏｍａｋｅＰＶＡａｇｇｌｏｍｅｒａｎｔ．Ｓｅｃｏｎｄ，ｔｈｅＺｎＯｏｒＮｉＯｐｏｗｄｅｒｗｅｒｅｐｕｔｉｎａｇａｔｅｍｏｒｅａｒａｎｄａｄｄｓｏｍｅａｇｇｌｏｍｅｒａｎｔｔｏｔｈｅｐｏｗｄｅｒ，ｔｈｅｎｗｈｅｔｔｈｅｍｅｘｉｇｕｏｕｓａｎｄｕｎｉｆｏｒｍ．Ｔｈｉｒｄ，ｔｈｅｐｏｗｄｅｒｉｓｍｏｖｅｉｎｔｏｔｈｅｄｉｅａｒｒａｎｇｍｅｎｔ

ｔｈｅａｎｄｐｒｅｓｓｔｏｍｏｕｌｄｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅＰＶＡｗｅｒｅｒｅｍｏｖｅｄｂｙｈｅａｔｉｎｇ．Ｌａｓｔ，ｔａｒｇｅｔｓｗｅｒｅｐｕｔｉｎｔｈｅｃｈａｍｂｅｒｆｕｒｎａｃｅａｎｄ

ｏｎｓｉｎｔｅｒｅｄｔｏｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｔａｒｇｅｔｓ．２．ＺｎＯａｎｄＮｉＯｆｉｌｍｓｗｅｒｅｄｅｐｏｓｉｔｄＳｉｓｕｂｓｔｒａｔｅｓａｎｄｑｕａｒｔｚｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｂｙｌａｓｅｒ

ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ＴｈｅｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸ—ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，Ｒａｎｌａｎ，ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅａｎｄ

ＺｎＯｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍ．Ｔｈｅａｎｄ

ａｎｄｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅａｎｄＮｉＯｆｉｌｍｓｐｒｅｐａｒｅｄｈａｖｅｇｏｏｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｈａｖｅｈｉｇｈｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅｖｉｓｉｂｌｅｒｅｇｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｆｕｌｆｏｒｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ

ｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｖｉｃｅｓｂａｓｅｄＺｎＯａｎｄＮｉ０．

河南大学微电子学与同体电子学专业２００７级硕士学位论文

３．ＺｎＯ／ＮｉＯ

ｇｌａｓｓｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｂｙｉｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｅａｍｏｎｆｌｕｏｒｉｎｅ－ｄｏｐｅｄｔｉｌｌｏｘｉｄｅｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅｌａｓｅｒ－ｍｏｌｅｃｕｌａｒｅｐｉｔａｘｙｓａｍｐｌｅｓａｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸ—ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ＵＶ－ｖｉｓｉｂｌｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄｓｕｒｆａｃｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｔｈｅ

ａａｌｌ－ｏｘｉｄｅｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｓｈｏｗｓｃｌｅａｒｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｗｉｔｈ

ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｔ３７３ｎ／ｎｔｈｒｅｓｈｏｌｄｖｏｌｔａｇｅｏｆａｂｏｕｔ１．５ＶＴｈｅｎｅｗｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇｆｒｏｍＺｎＯｉｓｅｎｈａｎｃｅｄｇｒｅａｔｌｙ

ｎｌＴｌａｎｄａｗｉｄｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅｂａｎｄｆｒｏｍ３９０ｔｏ６００

ｓｈｏｗｔｈｉｓｉｓｂｒｏｕｇｈｔｂｙＺｎＯ／ＮｉＯｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ．ａｎｄｏｔｈｅｒＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｈａｓｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｐｈｏｔｏｃｅｌｌｓ

ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓ．

４．ＺｎＯｔｈｉｎｆｉｌｍｓ

ＺｎＯｔｈｉｎｆｉｌｍｓａｒｅａｎｄ（Ｂｕ４Ｎ）２（Ｒｕ）（ｄｃｂｐｙＨ）２（ＮＣＳ）２．（ｃａｌｌｅｄｏｎＮ７１９）ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｇｒｏｗｎｆｌｕｏｒｉｎｅ—ｄｏｐｅｄｔｉＩｌｏｘｉｄｅｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｇｌａｓｓｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｕｓｉｎｇｌａｓｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ．Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ－ｖｉｓｉｂｌｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｅｅｎｃｅ，ｓｕｒｆａｃｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ａｎｄＲａｍａｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｒｅｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｐｒｏｂｅｉｎｔｏｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｄｃｈａｒｇｅｓａｎｄｔｈｅ

ａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＺｎＯａｎｄＮ７１９．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｓｔｒｏｎｇｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ

ｇｒｅａｔｌｙｂｅｔｗｅｅｎＮ７１９ｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅａｎｄＺｎＯｔｈｒｏｕｇｈｃｈｅｍｉａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅ

ｔｈｕｓｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｄｃｈａｒｇｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅＺｎＯｆｉｌｍ

ｂｕｔｒｅｍａｒｋｅｄｌｙｗｅａｋｅｎｓｉｔｓｒａｄｉａｔｉｖｅｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，ｉ．ｅ．ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，ｉｍｐｌｙｉｎｇｓｔｒｏｎｇｅｎｅｒｇｙ

ｗｅａｋａｎｄｃｈａｒｇｅｔｒａｎｓｆｅｒｏｃｃｕｒｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎＮ７１９ａｔａｂｏｕｔａｎｄＺｎＯ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ａｎｅｗＩｌｒＩｌｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｐｅａｋｏｂｓｅｒｖｅｄ７２０ｉｓａｔｔｒｉｂｕｔｅｄｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎ．ｈｏｌｅｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆＮ７１９．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＺｎＯ／ＮｉＯｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ；Ｎ７１９／ＺｎＯｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｌ—ＭＢＥｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；

ｓｕｒｆａｃｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ

关于学位论文独立完成和内容创新的声明

本人向河南大学提出硕士学位中请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究奇勺课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢旮勺地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位申请人（学位论交作者）签名：叠望望

２０／ｏ年；琵｜譬日

关于学位论文著作权使用授权书

本人经河南大学审核批准授子硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学住论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文（纸质文本和电子文本）以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文（纸质文本和电子文本）ｏ

（涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书）

学位获得者（学位论文作者）釜名：衄翌望

２０ｆｏ年ｆ月ｆ岁曰

学位论文指删雠：．蝗缂．煎一．

２０年月日

第１章绪论

第１章绪论

１．１引言

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们对能源的需求量不断增长。化石能源资源的有限性，以及它们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。从资源、环境、社会发展的需求来看，开发和利用新能源和可再生能源是必然的趋势。在新能源和可再生能源家族中，太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的清洁能源，成为最引入注目，开展研究工作最多，应用最广的成员。

太阳能是一种清洁的可再生的巨大能源，就目前来看太阳能利用途径可分为三种：一是光合作用，即太阳能的生物转化，通过生物的光合作用，把太阳光转化成生物质能贮存起来。二是通过光热转换，把太阳光转换成热能加以利用。例如在生活中用的太阳房、太阳热水器、太阳灶……。在工农业上用的太阳能干燥、太阳能冶炼、太阳能砼养生，太阳能溶解沥青等。三是光电转换，把太阳光转换成电能加以利用，目前常用的有单晶硅、多晶硅、非晶硅光伏发电等。而其中，对于将太阳能转化为电能的光电材料的研究一直都是人们研究的焦点。

ＺｎＯ是一种重要的半导体光电材料。它是直接带隙的半导体材料，具有较宽的禁带宽度（室温下为３．３６ｅＶ）和较大的激子结合能（６０ｍｅＶ）【ｌ】。ＺｎＯ薄膜在可见光区有很高的透过率，是一种新型的透明半导体材料［２１。另外，ＺｎＯ具有价格低廉，毒性小，来源丰富等众多优点而成为制备光电器件的优良材料，具有很高的开发和应用价值Ｄ，４１。

１．２ＺｎＯ的结构

ＺｎＯ的晶体结构ＺｎＯ是ＩＩ．ＶＩ族宽禁带化合物半导体材料，具有六角铅锌矿晶体结构，１．２．１

河南犬学徽电子学！，周体电子学专业２００７级硕士学位论文

如图１－１所示。其晶格常数为ａ＝ｂ＝Ｏ．３２５ＩＬｒｎ，ｃ－－－－Ｏ５２１砌，ｃ／ａ＝ｉ６０２，略小于理想六角密堆积的ｃ／ａ值（理想值为Ｉ６３３）［５１０在纤锌矿相结构ＺｎＯ晶体中，ｚｎ原子和。原子各自按照六角密堆积排列，然后两种原子的六角密堆积子格子相互套构，最后形成由一系列。原子层和Ｚｎ原子层构成的双原子层沿【０００１】方向堆积。每一层原子都是一个（ｏ００１）面，通常把ｚｎ层称作（０００１）面，０层称为（０００—１）面。每种子格子原胞中含有４个原子，每个ｚｎ原子（或Ｏ原子）周围由４个０原子（或ｚｎ原子）包围，周围的４个原于正好构成一个ＩＥＯＵ面体１６１。

９０‘ｌ｜－誊－ 毫——矿

簟，搀。一一ｊ臻ｊｔｉｉ。

图１．１ＺｎＯ的晶体结构

项目内容

晶体结构六方晶系铅锌矿

密度５．７８ｇｅｍ。

热导率０６ｗ（ｍ．Ｋ、１

晶格常数ａ＝ｂ＝Ｏ．３２ｒｉｍ；ｃ＝Ｏ．５２ｎｎａ

电子迁移率１８２ｅｍ２（ｖ．ｃ一

电子有效质量ｏ３２

空穴有效质量０．２７

ＺｎＯ原子间距Ｏ．１９５－１．９８ｒｉｍ

表１．１ＺｎＯ的基本物理参数

第１覃绪论

ＺｎＯ是一种直接带隙宽禁带半导体，有较高的激子结合能（６０ｍｅＶ），通常在Ｚｎ０薄膜的形成过程中，会产生Ｏ空位和Ｚｎ间隙原子【７】，这些本征缺陷使得ＺｎＯ天然呈现ｎ型导电性，其主要物理性质如表１．１１引。

１．２．２Ｚｎ０的电子能带结构

由于ＺｎＯ是直接带隙的半导体材料，它在布里渊区（ｋ－Ｏ）同一空间原点具有导带和价带的极值，即导带底（ＣＢ）、价带顶（ＶＢ）。如图１．２所示。一般认为ＺｎＯ的价带顶主要由０２ｐ和Ｚｎ３ｄ贡献组成，导带底主要由Ｚｎ４。态组成。

Ｅ

一

‘＼．

正Ｅ、．？《＇

ｒ７一窆％ｉｚ∥４ｓ二『

夕。霹Ｎ二

ｊ／／‘‘太，ｌ＼Ｅ

ｏ２ｐ

图１．２ＺｎＯ的导带底、价带顶

１．３ＺｎＯ的光、电性质

ＺｎＯ具有很好的光电性质，这些性质与ＺｎＯ的生长条件，结晶质量，掺杂与否，掺杂比例，能带结构等因素密切相关。

１．３．１禁带宽

ＺｎＯ具有较宽的禁带宽度，并且与温度关系密切。ＺｎＯ的光学带隙在室温下为３．３７ｅＶ，当温度降低至２Ｋ时，禁带宽度增大至３．４３７ｅｖＩｇｌ；另外，ＺｎＯ的禁带宽度可以通过掺杂调节。通常利用Ｍｇ、Ｃｄ等其他二价金属阳离子替换锌离子的位置。随着Ｍｇ掺杂量的增大（０．８１％、２．４３％、４．０５％），薄膜的禁带宽度逐步变大并在３．３６．３．５２ｅｖ之间变化ｎｏｌ。当ＺｎＯ中掺入Ｃｄ时，随着Ｃｄ掺杂量的

洞南大学微电Ｆ学与州体电予学专业２００７级硕士学位论文

增大，薄膜的带隙可减小至３．１１ｅＶ［１１】。我们可以通过不同元素的掺杂实现对ＺｎＯ禁带宽度的连续调节以实现不同的应用需要。

１．３．２可见光区透过率高

ＺｎＯ在紫外光区有较强的吸收，但在可见光区的透过率可高达９０％。可用于制作透明的光电子器件。沉积在石英衬底上的ＺｎＯ薄膜样品与其基材石英玻璃片透射率的比较，沉积在石英上的ＺｎＯ薄膜的透射率均大于石英的透射率，最大可提高２．３％。由此可知制备出的ＺｎＯ薄膜已经在一定程度上起到了增透膜的作用，这一结果有望在太阳能电池中得到应用。

１．３．３紫外发射强

ＺｎＯ的发光特性是人们研究的重点。通常ＺｎＯ薄膜的光致发光可分为带边紫外发光和深能级发射。紫外发射较强，是由激子复合产生的，发光范围一般都３７０ｎｍ左右。而深能级发射是与ＺｎＯ的结构缺陷和杂质密切相关的，一般在４６０．５２０ｎｍ。提高薄膜的结晶质量可以抑制深能级发射，通常可以根据紫外发射峰的强度和深能级发射峰的强度的比值来表征ＺｎＯ的结晶质量和发光特性，该值越大，薄膜质量越高，发光性能越好‘１２，１３１。

１．３．４导电性好

由于ＺｎＯ薄膜中存在本征施主缺陷，如间隙Ｚｎ原子、Ｏ空位等，使得ＺｎＯ薄膜天然呈弱ｎ型导电。因此ＺｎＯ薄膜的电阻率一般较高，在１０。２Ｑ ｃｍ数量级。但通过调整生长、掺杂或退火条件可形成简单的半导体薄膜，导电性能大幅提高，电阻率可降低到１０。４Ｑ ｃｍ数量级。特别是Ａ１、Ｇａ、Ｉｎ等元素的掺杂，可以大大提高ＺｎＯ的导电性能。掺铝ＺｎＯ薄膜（ＺＡＯ）具有同ＩＴＯ膜可比拟的光学电学性质，可在光电显示领域用作透明电极。

１．３．５光电性能好

ＺｎＯ是一种极好的光电材料，随着人们对ＺｎＯ的深入研究，发光二极管【１４－１６１，紫外探测器【１７－１９１，激光器【２０１，场效应晶体管【２１，２２１，太阳能电池∞，２４】等一些基于ＺｎＯ的光电器件已经得到了广泛的研究，并取得了一定的进展。

第ｌ章绪论

１．４表面光电压技术

１．４．１表面光电压谱

表面光电压谱是表征半导体材料光电性质的一种重要手段。它作为一种光谱技术具有很多的优点【２５】：

首先，表面光电压谱是一种作用光谱，它可以在不破坏样品形貌，不污染样品的情况下对样品进行测试。表面光电压谱还可以测量那些在透射光谱仪上难以测试的光学不透明的样品。

其次，表面光电压谱所反映的主要是样品表层的信息，一般在几十个纳米左右，所以基本上不受基底的影响，这对于研究界面电子过程和光敏表面的性质是很重要的。

另外，表面光电压谱是基于检测入射光诱导的表面电荷的变化情况进行测试的，因此，它具有很高的灵敏度，约为１０８ｑ／ｃｍ２，或者说每１０７个表面原子或离子有一个单位电荷，高于ＸＰＳ或Ａｕｇｅｒ电子能谱几个数量级。

表面光电压技术可以成功获得表面态的能级位置，表面电荷分布等材料表面参数的信息，还可以用来研究半导体的禁带宽度，光敏化和光催化过程。而且表面光电压技术在研究复合半导体表面、界面的光电性质上也表现出了优越性，是研究半导体光电性质的有力工具【２６】。

１．４．２表面光电压谱仪的构造

图１．３是表面光电压谱测试系统（表面光电压谱仪）的结构示意图。表面光电压谱仪主要由三部分组成。

第一部分为光源，光源为５００Ｗ的氙灯，氙灯发出的光经过单色仪调制以后可以得到连续可调的单色光，经过外光路系统照射在置于样品池中的样品表面；第二部分是信号采集部分，信号采集部分是表面光电压谱仪的核心部分，它基于高性能的锁相放大技术（ＳＲ８３０）实现对微弱信号的采集和处理；第三部分是信号的处理部分，它对得到的微弱电信号进行计算处理。其中样品池是表面光电压

河南大学微电了学与同体电了学专业２００７级硕士学位论文

谱仪的关键部分，它的构型和用材对光电压的信噪比有很大的影响。

斩被墨

透镜

图１－３表面光电压谱仪装置示意图

１．４．３表面光电压的产生机理

表面光电压是半导体表面的光伏效应，是光生电子跃迁的结果。在这一跃迁过程中产生光生载流子，表面光电压的数值大小取决于光生载流子在材料表面上的静电荷数目。它产生的基本条件是材料在光照时产生的光生载流子在自建场的作用下有效分离。体相材料的表面光电压常采用半导体能带理论来解释。在体相材料的半导体中，由于表面原子成键的不饱和，很容易吸附外界分子，形成空间电荷分布区，产生自建场，如图１．４所示１１型半导体为例。光照时，电子发生跃迁，自由电子和空穴要克服静电吸引，在自建场下分离，空穴向表面漂移，而电子向体内漂移，使得光照面的电位高于非光照面的电位，这样１１型半导体测出的ＳＰＶ为正值，而Ｐ型半导体为负值。

０；０ｉＯ；０；０；Ｏｉ

ＭＰ＋Ｍ

Ｍ

ＭＰ＋ＭＭＰ＋ｃ。—多≥参屹ｊＰ＋ＭＭＭＰ＋ＭＭＰ＋ＭＴＥＦＥ％—么

图１．４左图：１１型体相材料半导体吸附外界分子而形成自建场，

右图：１１型半导体的能带示意图，箭头方向为自建场的方向。

第ｌ章绪论

（１）本征跃迁

在等于或者小于带隙光照下，电子由基态跃迁至激发态，产生电子．空穴对，它们在自建场的作用下发生分离，多子向体内迁移，少予向表面迁移，空间电荷区重新分布，最终结果是表面能带弯曲变小或表面势垒降低，测得的表面光电压值是光照前后能带弯曲变化的大小或表面势垒高低变化的大小阳。如图１．５（ａ）所示：对于ｎ型半导体，带隙光照下，空穴向表面迁移，电子向体内迁移，导致表面电势由Ｋ变为《，表面光电压伏值大小《一圪为正值。同理，Ｐ型半导体表面光电压伏值大小为《．Ｋ，由于电荷的迁移方向不同而为负值，如图１．５（ｂ）所示。

ｃ、ｚ爹

ＥＦ黟

５屹—么

（ａ）蚴

图１．５（ａ）ｎ型半导体能带示意图；（ｂ）ｐ型半导体能带示意图。

箭头表示为自建场的方向。

（２）亚带隙跃迁

亚带隙跃迁是指入射光子能量小于半导体带隙能量时所发生的电荷跃迁过程。这种跃迁一般属于定域态跃迁，可能会生成自由电子或自由空穴，从而影响空间电荷分布区，改变光电压的大小。以ａ型半导体为例，由于“扎定效应”使得表面态能级在费米能级附近，当表面态受激发时，电子由表面态跃迁致导带，这样在表面态留下一定域的空穴，而在导带中产生一个自由电子，自由电子的迁移改变了空间电荷分布区，表面能带弯曲变小（表面势垒降的降低），产生表面光电压，如图１．６所示。

当半导体内价带电子激发至表面态时，这属于向表面态注入电子的过程，在

河南大学微电子学与固体电子学专业２００７级硕士学位论文

价带出现一个自由空穴，自由空穴的复合会引起电子进一步的耗尽（表面势垒的增加），表面能带弯曲变大，对于ｎ型半导体来说会出现负的表面光电压现象。如图１．７所示，光照后表面电势由Ｋ变为∥，这种现象首先由Ｌａｇｏｗｓｋ发现，被称为表面光电压反转，当背景有其它电荷跃迁时，可能会引起“表面光电压淬灭”。ｃＢ—乡

ＥＦ么矿］耖臼腮景臼腿

图１．７ｎ型半导体向表面态注入电图１．６ｎ型半导体亚带隙跃迁产生

表面光电压能带示意图．子的能带示意图。

对ｎ型半导体来说，电子从杂质能级跃迁至导带，自由电子（多子）的产生对表面光电压影响较小，而价带中受激发的电子被杂质能级所捕获，产生自由空穴（少子），那么将对表面光电压有较大的影响（多数载流子浓度的变化对表面势垒的影响较小，但是少子的增加，就有可能是原来少子浓度的数倍或更大，所以对表面势垒的影响较大）。

（３）表面吸附物向半导体的光致电荷注入

半导体表面吸附物质受激发时，如果激发态电子（自由空穴）能够注入半导体内，电荷的迁移过程最终会影响空间电荷分布区，改变表面势垒高度，导致光电压伏值的变化。尽管理论上可当作化学吸附表面态来处理，但是由于吸附质本身具有光活性，光谱响应不仅仅取决于表面态相对于本征能带的能量位置，更多的取决于它们的吸收光谱。由于纳米材料的尺寸原因，纳米颗粒一般不考虑能带弯曲，在分析电荷传输时，通常采用平带模型。

１．５本论文的研究内容

本论文主要由以下几个方面的研究内容：

１．本文详细介绍了制作ＺｎＯ、ＮｉＯ陶瓷靶材的方法和流程：采用纯度为９９．９９％

的ＺｎＯ、ＮｉＯ和１８．２ＭＱ的去离子水与聚乙烯醇配置的稀粘合剂溶剂作为原料。首先按聚乙烯醇与去离子水质量比为ｌ：１０混合，然后将混合物放入水域中加热，并进行磁力搅拌，温度设定为９００Ｃ左右，磁力搅拌至澄清为止；然后用天平称取一定量的ＺｎＯ、ＮｉＯ粉末放入玛瑙研钵中，滴入适量的聚乙烯醇粘结剂，并进行研磨，直至ＺｎＯ、ＮｉＯ粉末成为细小均匀的颗粒；接着将研磨好的粉末放入模具内压制成型，并进行脱胶。最后将脱胶后的靶材放在专用智能控温箱式炉中，在空气气氛下烧结成ＺｎＯ、ＮｉＯ陶瓷靶材。

２．利用激光分子束外延技术在ＦＴＯ导电玻璃衬底上制备出整流特性较好的

ＺｎＯ／ＮｉＯ异质结。并采用Ｘ射线衍射、扫描电镜、紫外可见吸收谱、光致发光谱、电学测试、表面光电压谱等手段对其进行表征测试。表面光电压测试表明，通过构造ＺｎＯ／ＮｉＯ异质结不仅可以增强ＺｎＯ原有峰位（３７３ｎｍ）的光电压响应，而且能够在可见光区３９０．５５０ｎｍ引起新的较强的光电响应宽带。这对于未来光伏产业的发展和太阳能的转化利用具有一定的促进作用。

３．采用激光分子束外延技术在ＦＴＯ导电玻璃上制各出结晶良好的ＺｎＯ薄膜，并

使用Ｎ７１９染料对ＺｎＯ薄膜进行染料敏化，敏化过程采用浸渍法。通过ＺｎＯ薄膜在Ｎ７１９敏化前后的紫外可见吸收光谱、表面光电压谱、光致发光谱、拉曼谱等各方面的比较，探索了有机染料和无机半导体材料之间的相互作用方式。结果表面Ｎ７１９对ＺｎＯ的敏化可以促进光点电荷的分离，增强表面光电压，同时抑制光生电荷的复合，减弱光致发光的强度。为有机染料和无机半导体之间的化学吸附作用和电荷能量转移提供有力证据。这对于促进染料敏化太阳能电池在光伏产业中的实际应用有一定的积极意义。

１．６本论文的研究意义

太阳能具有无污染、资源普遍和永不枯竭等优点，符合当今世界环境保护和可持续发展的要求和趋势【２８】，是解决当今世界面临的能源危机的最佳途径之一。

河南大学微电ｒ学与同体电子学专业２００７级硕：ｔ学位论文

硅太阳能电池是目前最普遍的太阳能电池，其技术虽已经发展成熟，但高昂的材料成本在全部生产成本中占据主导地位，不仅消耗了过多硅材料，而且制作全过程中要消耗很多能源【２９１。薄膜太阳能电池相对硅太阳能电池而言，用料少、工艺简单、能耗低，成本较低，但是其效率不及硅太阳能电池。染料敏化太阳能电池（ＤＳＳＣ）具有制作工艺简单、成本低等优点。但是实现其大规模生产还有一段距离。原因是染料的成本较高，电池的封装有一些困难，而且，电池的效率还有很大的提升空间。总之，提高电池效率是提高太阳能利用效率的必要途径。

近些年来，半导体．半导体异质结、染料敏化半导体材料等异质结构，由于易于实现光生电荷分离被广泛应用于提高太阳能的转化效率以及光电子器件的研制和开发方面【３∞３１。ＺｎＯ是一种极好的ｎ型半导体光电材料，它具有较宽的带隙（３．３６ｅＶ），较大的激子结合能（６０ｍｅＶ），而且在可见光区有很高的透明度（大于８０％）１３４］。基于ＺｎＯ的同质结和异质结由于其潜在的应用而得到人们越来越多地研究［３５－３７】。ＮｉＯ是典型的半透明的Ｐ型半导体材料，由于３ｄ８电子的ｄ－ｄ电子跃迁ＮｉＯ在可见光区有较弱的吸收带【３８舶】。ＺｎＯ和ＮｉＯ都是直接带隙的半导体材料，与间接带隙的半导体材料相比，量子效率相对较高１４ｌＪ。ｐ－ＮｉＯ／ｎ．ＺｎＯ异质结是在未来电子器件中有发展潜力的透明二极管【４２１。利用ＮｉＯ与ＺｎＯ组建成异质结可以大大提高样品对太阳能的光响应范围，从而提高太阳能的利用率。

（Ｂｕ４Ｎ）２（Ｒｕ）（ｄｃｂｐｙＨ）２（Ｎｃｓｈ（Ｎ７１９）是一种暗红色的稳定的有机染料，其效率高，而且具有较高的对光稳定性和化学稳定性，经常在染料敏化太阳能电池中用作光敏剂【４３＇删。采用Ｎ７１９对ＺｎＯ薄膜进行染料敏化，Ｎ７１９／ＺｎＯ异质结构兼有有机的强吸收以及与无机材料高效电荷分离的特性，不仅能够提高ＺｎＯ的光响应强度，还可以大大增加提高对太阳光吸收的范围，从而提高太阳能的利用效率。这些结果对于丰富太阳能电池等光电器件的材料和促进光电器件的应用及发展将有促进作用。

第１章绪论

参考文献

［１】Ｌ．Ｙａｎｈｏｎｇ，ＷＤｅｊｕｎ，Ｚ．Ｑｉｄｏｎｇ，ＹＭｉｎ，ａｎｄＺ．Ｑｉｎｇｌｉｎ，Ａ

ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ

ｓｕｒｆａｃｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅｏｆｐｈｏｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｄｃｈａｒｇｅｓｉｎＺｎＯｓｔｕｄｙｏｆｑｕａｎｔｕｍｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｂＹｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｃｍ．Ｂ，１０８，３２０２（２００４）．

【２】Ｍ．ＤｕｔｔａａｎｄＤ．Ｂａｓａｋ，ｐ－ＺｎＯ／ｎ－Ｓｉｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ：Ｓｏｌ—ｇｅｌｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，

１２１１２ｐｈｏｔｏｒｅｓｐｏｎｓｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９２，２

（２００８）．

［３】Ｈ．Ｃａｏ，ＹＱＺｈａｏ，Ｃ．Ｈ．Ｏｎｇ，Ｓ．Ｔ．Ｈｏ，Ｊ．Ｙ

ＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｌａｓｉｎｇｉｎｒｅｓｏｎａｔｏｒｓＤａｉ，Ｊ．ＹｂｙＷｒｕ，ａｎｄｉｎＲ．Ｐ．Ｈ．Ｃｈａｎｇ，ｆｏｒｍｅｄｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｆｉｌｍｓ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７３，３６５６（１９９８）．

Ｙ［４］Ｐ．Ｚｕ，Ｚ．Ｋ．Ｔａｎｇ，ＧＫ．Ｌ．Ｗｏｎｇ，Ｍ．Ｋａｗａｓａｌｄ，Ａ．Ｏｈｔｏｍｏ，Ｈ．Ｋｏｉｎｕｍａ，ａｎｄ

Ｓｅｇａｗａ，ＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓａｎｄｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍＺｎＯｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｔｈｉｎｆｉｌｍｓａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＣｏｍ．１０３，４５９（１９９７）

【５】徐毓龙．氧化物与化合物半导体基础［Ｍ】．西安：西安电子科技大学出版社，

１９９１．

【６】张菲，谌家军，王秩伟．重庆文理学院学报（自然科学版），２７，４０（２００８）．

【７】Ｂ．Ｊ．Ｊｉｎ，Ｓ．Ｈ．Ｂａｅ，Ｓ．ＹＬｅｅ，Ｓ．Ｌｍ，Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎａｔｉｖｅｄｅｆｅｃｔｓｏｎｏｐｔｉｃａｌａｎｄ

ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＺｎＯｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｐｕｌｓｅｄｌａｓｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．ＭａｔｅｒＳｃｉＥｎｇ．Ｂ，７１，３０１（２０００）．

［８】陈鸣．电子材料。北京：北京邮电大学出版社，２００６．

【９］Ｄ．Ｃ．Ｌｏｏｋ．Ｒｅｃｅｍ

ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｄｖａｎｃｅｓｉｎＺｎＯｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｄｅｖｉｃｅｓ．ＭａｔｅｒｉａｌｓｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＢ．８０，３８３（２００１）．

［１０】高立，张建民．微量Ｍｇ掺杂ＺｎＯ薄膜的光致发光光谱和带隙变化机理研究．

５９，１２６３（２０１０）。

【１１】陈航，邓宏，戴丽萍，陈金菊，韦敏．掺Ｃｄ对ＺｎＯ薄膜光学性能的影响．３７，

河南大学微电子学与同体电子学专业２００７级硕士学位论文

２１３（２００８）．

【１２】Ｄ．Ｍ．Ｐａｒａｇｕａｙ，Ｄ．Ｗ．Ｅｓｔｒａｄａ，Ｌ．Ｄ．Ｒ．Ａｃｏｓｔａ，ｅｔ

ＺｎＯｔｈｉｎｆｉｌｍｇｒｏｗｎｂｙｐｌａｓｍａ－ａｓｓｉｓｔｅｄａｌ，ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｎｎｅａｌｉｎｇｏｎＭＯＣＶＤ，Ｖａｃｕｕｍ．６９，４７３（２００３）．

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｘｃｉｔｏｎｉｃ【１３】ＹＥＣｈｅｎ，Ｄ．Ｍ．Ｂａｇｎａｌｌ，Ｚ．Ｑ．Ｚｈｕ，ｅｔａｌ，Ｒｏｏｍ

ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｅｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍｚｉｎｃｏｘｉｄｅｅｐｉｌａｙｅｒｓｇｒｏｗｎｂｙｐｌａｓｍａａｓｓｉｓｔｅｄ

Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ．１８１，１６５（１９９８）．ＭＢＥ，Ｊ．

【１４】ＹＹ）（ｉ，ＹＥＨｓｕ，Ａ．Ｂ．ｏｊｕｒｉｓｉｃ，Ａ．Ｍ．Ｃ．Ｎｇ，Ｗ．Ｋ．Ｃｈａｎ，Ｈ．Ｌ．Ｔａｍ，ａｎｄＫ．Ｗ

ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓｂｙｓｏｌｕｔｉｏｎ－ｂａｓｅｄｇｒｏｗｔｈ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｃｈｅａｈ，ＮｉＯ／ＺｎＯｌｉｇｈｔ

９２，１１３５０５（２００８）．

【１５】Ｈ．Ｏｈｔａ，Ｋ．Ｋａｗａｍｕｒａ，Ｍ．Ｏｒｉｔａ，Ｍ．Ｈｉｒａｎｏ，Ｎ．Ｓａｒｕｋｕｒａ，ａｎｄ

ＣｕｒｒｅｎｔＨ．Ｈｏｓｏｎｏ，ｏｆｉＩｌｉｅｃｔｉｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍａｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｐ／ｎｊｕｎｃｔｉｏｎｃｏｍｐｏｓｅｄ

ｐ－ＳｒＣｕ２０２／ｎ－ＺｎＯ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７７，４７５（２０００）．

［１６】Ａ．Ｔｓｕｋａｚａｋｉ，Ａ．Ｏｈｔｏｍｏ，Ｔ．Ｏｎｕｍａ，Ｍ．Ｏｈｔａｎｉ，Ｔ，Ｍａｋｉｎｏ，Ｍ．Ｓｕｍｉｙａ，Ｋ．

Ｏｈｔａｒｆｉ，Ｓ．ＥＣｈｉｃｈｉｂｕ，Ｓ．Ｆｕｋｅ，ＹＳｅｇａｗａ，Ｈ．Ｏｈｎｏ，Ｈ．Ｋｏｉｎｕｍａ，ａｎｄ

ｄｏｐｉｎｇＭ．ａｎｄＫａｗａｓａｋｉ，Ｒｅｐｅａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｅｐｉｔａｘｙｆｏｒｐ－ｔｙｐｅ

ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｂａｓｅｄｏｎＺｎＯ，Ｎａｔ．Ｍａｔｅｒ．４，４２（２００５）．

ｎ－ｉ－ｐｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ【１７】Ｋ．ＷａｎｇａｎｄＹＶｙｇｒａｎｅｎｋｏ，ＺｎＯ－ｂａｓｅｄｐ－ｉ—ｎａｎｄ

ｓｅｎｓｏｒｓ：ａｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．１０１，１１４５０８（２００７）．

Ａ．Ｎａｔｈａｎ，Ｌｏｗｌｅａｋａｇｅｐ－ＮｉＯ／ｉ－ＺｎＯ／ｎ－ＩＴ０【１８】ＹＶｙｇｒａｎｅｎｋｏ，Ｋ．Ｗａｎｇａｎｄ

ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｓｅｎｓｏｒ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８９，１７２１０５（２００６）．

［１９］Ｈ．Ｏｈｔａ，Ｍ．Ｋａｍｉｙａ，Ｔ．Ｋａｍｉｙａ，Ｍ．Ｈｉｒａｎｏ，Ｈ．Ｈｏｓｏｎｏ，ＵＶ－ｄｅｔｅｃｔｏｒｂａｓｅｄｏｎ

ｐｎ－ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｄｉｏｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，ｐ－ＮｉＯ／ｎ－ＺｎＯ，Ｔｈｉｎｓｏｌｉｄｆｉｌｍｓ４４５，３１７（２００３）．

［２０】Ａ．Ｍｉｔｒａ，Ｒ．Ｋ．Ｔｈａｒｅｊａ，ＶＪａｎｅｓａｎ，Ａ．Ｇｕｐｔａ，Ｐ．Ｋ．Ｓａｈｏｏ，ｖ．Ｎ．Ｋｕｌｋａｍｉ，

ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＺｎＯｆｉｌｍｓｆｏｒＵＶｌａｓｅｒ，Ａｐｐｌ．Ｓｕｒｆ．Ｓｃｉ．１７４．２３２（２００１）．

第ｌ章绪论

【２１】Ｒ．Ｌ．Ｈｏｆｆｍａｎ，Ｂ．Ｊ．Ｎｏｒｒｉｓ，Ｊ．Ｆ．Ｗａｇｅｒ，ＺｎＯ－ｂａｓｅｄ

ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８２，７３３（２００３）．ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｔｈｉｎｆｉｌｍ

［２２】Ｋ．Ｎｏｍｕｒａ，Ｈ．Ｏｈｔａ，Ｋ．Ｕｅｄａ，Ｔ．Ｋａｍｉｙａ，Ｍ．Ｈｉｒａｎｏ，Ｈ．Ｈｏｓｏｎｏ，Ｔｈｉｎｆｉｌｍ

ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｆａｂｒｉｃａｔｅｄｉｎｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｓｃｉｅｎｃｅ３００．１２６９（２００３）．

［２３】Ｃ．Ｙ．Ｃｈｏｕ，Ｊ．Ｓ．Ｈｕａｎｇ，Ｃ．Ｈ．Ｗｕ，Ｃ．Ｙ．Ｌｅｅ，Ｃ．Ｆ．Ｌｉｎ，Ｌｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｔｈｅ

ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｉｍｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ

ｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ，Ｓ０１．Ｅｎｅｒｇｙｐｏｌｙｍｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｏｌｙｍｅｒ／ＺｎＯｎａｎｏｒｏｄｈｙｂｒｉｄＭａｔｅｒ．Ｓ０１．Ｃｅｌｌｓ．９３，ｌ６０８（２００９）．

ｏｆａｎｎｅａｌｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎ【２４】Ｌ．Ｌｌｌ，Ｒ．Ｌｉ，Ｋ．Ｆａｎ，Ｔ．Ｐｅｎｇ，Ｅｆｆｅｃｔｓｔｈｅ

ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｙｅ—ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｍａｄｅ、析ｔｈＺｎＯｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，Ｓ０１．Ｅｎｅｒｇｙ．８４，８４４（２０１０）．

［２５］Ｃ．Ｈａｒｒｙ，Ｇａｔｏｓ，Ｊ．Ｌａｇｏｗｓｋｉ，Ｓｕｒｆａｃｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ－ａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈ

ｔｏｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｈｉｇｈ—ｇａｐｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｕｒｆａｃｅｓ，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ，１０，１３０（１９７３）．

［２６】Ｌ．Ｋｒｏｎｉｋ，ＹＳｈａｐｉｒａ，Ｓｕｒｆａｃｅｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｇｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：ａｔｔｈｅｃｒｏｓｓｒｏａｄｓｏｆｐｈｙｓｉｃｓ，ｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｕｒｆ．ＩｎｔｅｒｆａｃｅＡｎａｌ．３１，９５４（２００１）．

ｆｏｒｑｕａｓｉ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｉｎａ【２７】Ｄ．Ｒ．Ｆｒａｎｋｌ，Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｕｒｆａｃｅ—ｃｈａｒｇｅ

ｌａｙｅｒ，Ｓｕｒｆ．Ｓｃｉ．３，１０１（１９６５）．

【２８】罗雪莲，吴麟章，江小涛，太阳能电池及其应用［Ｊ】．武汉科技学院学报，１０，

（２００５）．

【２９】赵晶，赵争鸣，周德，电力应用，１０，６（２００７）．

【３０】Ｇ．Ｗａｋｅｆｉｅｌｄ，ＥＪ．Ｄｏｂｓｏｎ，ＹＹＦｏｏ，．Ａ．Ｌｏｎｉ，Ａ．Ｓｉｍｏｎｓ，Ｊ．Ｌ．Ｈｕｔｃｈｉｓｏｎ，

Ｓｅｍｉｅｏｎ．Ｓｃｉ．Ｔｃｃｈｎ０１．１２，１３０４（１９９７）．

【３ｌ】Ｗ．Ｂａｎｔｉｋａｓｓｅｇｎ，Ｏ．Ｉｎｇａｎａｓ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２９，２９７１（１９９６）．

［３２］Ｍ．Ｃａｍｐｏｓ，Ｇ．Ｃａｓａｌｂｏｒ－Ｍｉｃｅｌｉ，Ｎ．Ｃａｍａｉｏｎｉ，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２８，２１２８

（１９９５）．

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/m61m.html