张唐磊，丁宝玉，张翔晖

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

0 引言

目前，半导体发光二极管(light emitting diodes，LED)因具有亮度高、体积小、能耗低、使用寿命长等特点，在照明与显示、生化医疗以及通信等领域有广泛的应用.根据半导体LED发光原理，可以采用不同能禁带宽度的半导体材料，通过掺杂构建LED器件，从而实现不同波段的光发射.其中，较早开展研究的是基于GaAs、GaAsP、InP等窄带隙材料的红光和红外LED器件[1]，而LED在照明与显示领域得到突破性发展的是基于氮化镓(GaN)材料的高效蓝光LED技术的成功应用.GaN具有禁带宽度大(3.34 eV)、材料稳定性好、采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法外延生长的GaN薄膜缺陷密度低、发光效率高等优点.但是LED器件向更短波长的紫外波段发展过程中，GaN材料相对较低的激子结合能(25 meV)、材料的稀缺以及外延设备的高成本等因素阻碍了其在短波长LED器件领域的发展.因此，寻找环境友好、地球储量丰富、高效低能耗的短波长LED材料显得尤为迫切[2-4].

作为宽禁带半导体材料之一的氧化锌(ZnO)，具有禁带宽带大(3.37 eV)和激子束缚能高(60 meV，远高于26 meV的室温热离化能)的特点[5-8]，且对生物无毒害、储量丰富、易于制备等优点，在光电探测、光催化、太阳能电池、LED发光器件等领域应用广泛[9-11].ZnO材料的制备方法主要有水热法、化学气相沉积(CVD)、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积(PLD)和磁控溅射法等[12-15]，其中CVD法所制备的ZnO结晶质量高，能实现可控掺杂，产物形貌丰富……