周小龙，余春燕，李天保，董海亮，翟光美，贾 伟，贾志刚

(太原理工大学 a.材料科学与工程学院，b.新材料界面科学与工程教育部重点实验室，太原 030024)

ZnO是一种直接宽带隙(带隙能3.37 eV)半导体材料，在室温下具有高达60 meV的激子束缚能，这些优良的光电特性使得ZnO在太阳能电池、发光二极管(LED)、紫外线激光器、场效应晶体管、光电探测器、水分解和有机降解等领域引起了广泛的关注[1-2]。在ZnO的各种纳米结构中，纳米棒和纳米线具有高的结晶度，可以为电子传输提供有效的路径[3]，垂直生长的纳米棒还可减少光的侧向散射，从而提高光的抽取效率[4]，因此受到了研究者的青睐。尽管许多报道都集中在非平面ZnO纳米阵列同质结器件的研究上，然而由于ZnO中本征缺陷自补偿效应，目前稳定、可量产的p型ZnO仍然难以制备[5]。因此，研究人员将重点放在ZnO基异质结的制备上。由于p-GaN呈六方纤锌矿结构，具有与ZnO相近的室温禁带宽度(3.4 eV)且二者的晶格失配度仅为1.8%，因此p-GaN成为ZnO基异质结的绝佳选择。但是，异质结界面处的势垒大大降低了载流子的注入效率[6]，研究发现可以通过对ZnO进行掺杂来解决这一问题。

目前，对ZnO的单元素掺杂已经做了大量研究，如Na+(0.095 nm)，In3+(0.081 nm)，Ag+(0.102 nm)，Al3+(0.053 5 nm)，Ga3+(0.062 nm)，Cu2+(0.073 nm)[7-10]等。大量的研究表明：通过单元素的掺杂，可以改变ZnO纳米棒的微观结构和能带结构，从而引起光电性能的变化。然而，单元素的掺杂会极大地破坏ZnO的晶格结构，引入微观应力，这不利于其光电性能的进一步改善。元素的共同掺杂或许可以释放由单一元素掺杂引起的应力和应变，同时进一步增加载流子浓度，改善其光电性能。……