基于n-ZnO/p-聚芴异质结构的有机无机异质结形成及其性能表征

论文摘要

近年来氧化锌（ZnO）材料因为其独特的优势,例如较大的禁带宽度（3.37ev）、较大的激子束缚能（60mev）以及良好的化学稳定性、热稳定性、生物兼容性等,使得其在光电器件方面的应用研究受到了越来越大的关注。另外氧化锌（ZnO）材料不但能通过脉冲激光沉积（PLD）、磁控溅射、电化学沉积、金属有机物化学气相沉积（MOCVD）等方法制备成为薄膜材料,同时可以通过多种方法制备成具有更大表体面积、量子尺寸效应以及在较大晶格适配衬底上应力较小的纳米材料,例如纳米线、纳米棒、纳米管、纳米团簇等。其中低温水溶液生长ZnO纳米棒的方法由于其低廉的成本,简单的操作以及较好的环境兼容性使其成为一大研究热点。由于目前ZnO材料稳定可靠的p型掺杂技术还存在很多困难,研究者又把目光转向ZnO基异质结纳米器件,包括纯无机ZnO基异质结纳米器件（如p-GaN/n-ZnO结构）和有机-无机复合结构ZnO基异质结纳米器件。特别是n型ZnO纳米线阵列与p型有机半导体结合构成有机无机复合结构器件,因其可以结合ZnO纳米结构和有机半导体的优势又能避开ZnO材料p型掺杂难题而在最近几年备受关注。而且聚芴（Pf）作为一种高效的蓝光发射物质,结合ZnO纳米棒与深能级相关的较宽的可见光区缺陷发光,使得ZnO/Pf结构具有白光LED发射潜质。本文分为两大部分：1.在ITO玻璃衬底上,利用低温水溶液法成功制备了n-ZnO纳米棒/p-聚芴有机无机异质结结构。通过实验结果得知,密集生长、均匀分布的ZnO纳米棒材料成功的生长在无晶向的有机聚芴薄膜上,通过对该有机无机异质结结构的电学特性研究得出,此类方法制备的n-ZnO纳米棒/p-聚芴有机无机异质结结构呈现一种典型的pn结整流特性。2.在ITO玻璃上,水溶液法生长的ZnO纳米棒材料与磁控溅射生长的薄膜材料分别与有机薄膜聚芴形成ZnO/聚芴有机无机异质结结构。并对此两种结构进行了定量的对比分析研究。结果表明,水溶液法生长的ZnO纳米棒材料基的ZnO/聚芴有机无机异质结结构表现出更好的整流特性,这也表明纳米棒材料相对于薄膜材料更有利于制备高性能的光电子器件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 ZnO材料的基本特性和制备方法
• 1.1.1 ZnO材料的基本特性
• 1.1.2 ZnO材料的制备方法介绍
• 1.2 ZnO材料的应用前景介绍
• 1.3 有机发光材料的基本性质
• 1.3.1 有机发光材料简介
• 1.3.2 有机发光半导体器件的发射机理
• 1.4 ZnO基有机无机异质结结构的研究进展
• 1.4.1 电致发光器件
• 1.4.2 纳米发电机
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 2 本论文中采用的制备与表征方法介绍
• 2.1 ZnO纳米结构材料、薄膜的制备过程
• 2.1.1 射频磁控溅射法制备ZnO籽晶层和薄膜
• 2.1.2 水溶液法生长ZnO纳米棒阵列
• 2.2 聚芴薄膜的制备过程
• 2.3 本论文采用的表征方法
• 2.3.1 Ⅳ曲线测试
• 2.3.2 光致发光谱（PL）
• 2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.3.4 透射谱测量
• 3 n-ZnO纳米棒/p-聚芴异质结构的形成和性能表征
• 3.1 引言
• 3.2 器件的基本示意图以及说明
• 3.3 聚芴的不稳定性研究
• 3.4 电学性质
• 3.5 小结
• 4 ZnO纳米棒与薄膜在ZnO/聚芴有机无机异质结结构中的对比研究
• 4.1 引言
• 4.2 基本结构说明
• 4.3 电学性质对比
• 4.4 光学性质对比
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢