张欣影（梅河口市第五中学, 吉林 梅河口135000）

稀土元素掺杂氧化锌研究

张欣影
（梅河口市第五中学, 吉林 梅河口135000）

摘 要：概述了近几年稀土元素掺杂氧化锌制备的研究进展，着重介绍了稀土掺杂氧化锌纳米材料和氧化锌薄膜的制备方法，并对其未来发展趋势及应用前景进行了展望。

关键词：稀土元素；氧化锌；掺杂；制备方法

0 引言

ZnO是Ⅱ—Ⅵ族宽带隙半导体氧化物，在自然条件下最稳定的存在结构为六角锌矿结构，目前，ZnO已经成为继ZnSe和GaN之后最受关注的短波长半导体材料。ZnO室温条件禁带宽度约为3.37eV，激子束缚能高达60meV,而且由于氧化锌物理化学性质相对稳定，具有优异的光电、压电、气敏等方面的综合特性，因而在很多应用领域具有广阔的发展空间，例如紫外探测器、发光二极管、表面声波器材、传感器、太阳能电池等。

目前,ZnO 研究仍然是光电子器件材料领域的重点方向之一，ZnO原料容易得到、且价格不贵、又没有毒性,制备方法简单多样,而且其性能稳定,所以成为目前研究的热点之一,尤其关于它发光性能的研究更是倍受重视，因此氧化锌也被誉为“第三代半导体材料”。

1　选用稀土元素作为ZnO掺杂剂的依据

掺杂通过使ZnO能带结构和载流子浓度发生变化，实现掺杂后ZnO具有区别于本征ZnO的新特性。在众多掺杂元素研究中稀土掺杂是掺杂体系研究中的重点方向，这与稀土元素自身的原子结构密不可分。稀土元素原子具有特殊的4f层电子结构，原子磁矩相对较大、自旋耦合较强，由于其4f组态未配对电子的自旋运动和轨道运动的相互作用，导致大量的磁性信息的产生，而电子在f-f组态内或在f-d之间的能级对跃迁，将产生大量的吸收和荧光信息。……