雷宗霖,张毓哲,丁 科,张 红,叶利娟,李泓霖,熊元强,李万俊

(重庆师范大学 物理与电子工程学院，光电功能材料重庆市重点实验室，重庆 401331)

0 引 言

ZnO作为第三代宽带隙氧化物半导体材料, 具有与GaN相近的禁带宽度(室温下为3.37 eV), 更大的激子结合能(60 meV, 约为GaN的2.5倍)[1]。同时, ZnO还具有良好的热稳定性、化学稳定性、抗辐射性和环境友好性, 以及低成本和低温生长等优势[1]。因此, ZnO被认为是制造发光二极管、激光器、紫外探测器等蓝光或紫外光电子器件极具潜力的热门材料之一[2-3]。近年来, 人们对ZnO纳米材料的兴趣重新燃起, 推动并扩大了ZnO的应用领域, 包括纳米激光器[4]、压电器件[5]、太阳能电池[6]、纳米催化[7]和室温铁磁半导体纳米材料[8]等。基于ZnO纳米材料优越的应用前景, 研究者们已对ZnO纳米材料诸多方面进行了广泛研究, 包括纳米材料的合成、物理和化学特性以及相关应用等[9]。

众所周知, ZnO富含各种本征缺陷或缺陷复合体, 包括氧空位(VO)、锌间隙(Zni)等施主缺陷, 锌空位(VZn)、氧间隙(Oi)等受主缺陷, 以及锌间隙团簇、空位团簇等缺陷复合体。在上述相关应用中, 调控ZnO的本征缺陷对其性能的影响是至关重要的。例如, 在ZnO材料p型掺杂中, 抑制本征施主缺陷有利于提升空穴浓度及p型导电稳定性[3,10-13]; 在光催化方面, 有意引入VO等施主缺陷能增强ZnO纳米材料的光催化活性[14]; 在ZnO稀磁半导体方面, 本征缺陷被认为是影响稀磁特性的关键因素, 甚至被认为是未掺杂ZnO室温铁磁性的主要来源[15-17]。尽管ZnO本征缺陷的相……