n-InN/p-NiO异质结能带排列的X射线光电子能谱测量
2020-05-13王景峰蔡令波崔晓敏
王景峰,焦 飞,蔡令波,张 磾,崔晓敏,景 强
(1. 山东理工大学 物理与光电工程学院, 山东 淄博 255049; 2. 山东理工大学 功能分子材料实验室, 山东 淄博 255049; 3. 山东理工大学 材料科学与工程学院, 山东 淄博 255049)
作为Ⅲ-Ⅴ族窄带隙直接禁带半导体,氮化铟(InN)有着较小的有效质量(0.05m0)[1],较高的迁移率和高饱和速率[2-3],引起了研究者的极大兴趣。实验证明,六方相InN的带隙约为0.65 eV[4],而立方相InN的带隙更窄,理论计算结果仅为0.56~0.6 eV[5-6]。因为其直接带隙为窄禁带的特性,可以被用来制做成全谱太阳能光伏器件、近红外光电探测器和近红外发光二极管等。我们之前的工作中已经实现了基于n-InN/p-GaN和n-InN/p-Si异质结的InN基LED[7-8]。然而,由于很难得到p型的InN,所以很难制备出InN的同质结发光器件,其主要问题在于InN的p型区嵌入了高密度的电子层中,这种高密度电子层容易形成在InN的表面或者InN层与衬底之间的界面[9-11],所以对于InN基器件需要关注的是InN基异质结电子器件。为开发InN基光电子器件,需要寻找合适的p型半导体。氧化镍(NiO)作为一种天然的p型半导体,具有3.7 eV的直接带隙,其对可见光和红外光有良好的透过性[12-14],而且从制备角度而言,NiO比p型GaN更容易制备。对于NiO而言,镍空位以及间隙位置中的过量氧是导致其p型导电性增强的原因[15]。
在光电子领域,NiO作为一种p型半导体,可用于制做LED和光电探测器。目前,已经实现了基于n-ZnO/p-NiO异质结的LED和光电探测器[16-18]。基于n-ZnO/p-NiO异质结的LED,空穴从p-NiO一侧向n-ZnO一侧注入,使器件在ZnO侧发光,其为ZnO的近禁带边(NBE)发射,波长集中在370 nm。对于n-ZnO/p-NiO光电传感器,通过施加26 V的反向偏压并用360 nm光照射,其光响应性达到0.3 A/W,已达到商业器件的标准。……