娄 猛，张明光，苏明明，宋周周，沈典典，张翔晖



Ga-N共掺氧化锌纳米线阵列制备及发光性能研究

娄 猛，张明光，苏明明，宋周周，沈典典，张翔晖

（湖北大学 铁电压电材料与器件湖北省重点实验室 物理与电子科学学院，湖北 武汉 430062）

采用化学气相沉积法（CVD）以一氧化氮（NO）和氧化镓（Ga2O3）为掺杂源，在轴取向单晶蓝宝石衬底上外延生长镓氮（Ga-N）共掺氧化锌（ZnO）纳米线阵列。利用SEM, XRD, HRTEM, XPS, PL等测试手段对掺杂后的ZnO纳米线阵列进行结构、成分和光学性能表征。结果表明，Ga-N共掺ZnO纳米线阵列保持六方纤锌矿结构，沿（002）方向择优生长；掺杂元素在样品中均匀分布。随着掺杂浓度增加，纳米线由六棱柱结构转变为尖锥层状结构，长度由2 μm减小到1 μm，锥度增加至0.95；N 1s/Ga 2p/Zn 2p峰结合能向低能态方向移动。PL光谱分析表明，所有样品均出现紫外发光峰和绿光发光峰，不同掺杂浓度的缺陷发光强度不同。

化学气相沉积法；镓氮共掺；氧化锌纳米线阵列；高分辨透射电子显微镜；X射线光电子能谱；荧光光谱

氧化锌（ZnO）是一种重要的Ⅱ-Ⅳ族直接带隙宽禁带化合物半导体，禁带宽度为3.37 eV，室温下的激子束缚能高达60 meV，远高于室温下的热离化能（26 meV）和GaN激子束缚能（25 meV），是制造高效率短波长探测、发光和激光器件的理想材料。此外ZnO原料丰富，制备工艺简单，稳定性好，安全无毒，在研制高性能ZnO基光电器件方面具有独特的优势，且有望取代GaN成为新一代半导体发光材料[1-3]。

LED作为第四代照明光源，具有节能环保、寿命长、光效高和色彩丰富等一系列……