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p型MgZnOS透明导电薄膜及其p-n结型自驱动紫外光电探测器研究
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作者 郭紫曼 汪洋 +4 位作者 刘洋 张腾 陈剑 卢寅梅 何云斌 《发光学报》 北大核心 2025年第3期373-382,共10页
针对纯ZnO半导体的p型掺杂难题,提出采用阴(S^(2-))阳(Mg^(2+))离子复合取代、协同调控ZnO合金电子能带结构基础上,进行N受主掺杂的新思路,并采用脉冲激光沉积法成功制备了N掺杂p型透明导电MgZnOS薄膜。通过X射线衍射、透射光谱、霍尔... 针对纯ZnO半导体的p型掺杂难题,提出采用阴(S^(2-))阳(Mg^(2+))离子复合取代、协同调控ZnO合金电子能带结构基础上,进行N受主掺杂的新思路,并采用脉冲激光沉积法成功制备了N掺杂p型透明导电MgZnOS薄膜。通过X射线衍射、透射光谱、霍尔效应、X射线光电子能谱和二次离子质谱测试分析了薄膜的晶体结构、光电学性质及化学组分。实验结果表明,制备的MgZnOS∶N薄膜为六角纤锌矿结构,呈现c轴择优取向生长。薄膜在紫外-可见-近红外波段的透射率超过80%,且Mg掺杂可明显拓宽ZnO合金薄膜的光学带隙。所制备p型导电薄膜中的Mg和S含量分别为9%和25%,空穴浓度为2.02×10^(19) cm^(-3),霍尔迁移率为0.25 cm^(2)/(V∙s),电阻率为1.24Ω∙cm。在成功制备p型MgZnOS∶N薄膜的基础上,设计并制备了新型p-MgZnOS∶N/n-ZnO准同质p-n结型紫外光电探测器。器件呈现典型的二极管整流特性(开启电压约为1.21 V),且在0 V偏压下表现出稳定的自驱动紫外光响应,峰值响应度2.26 mA/W(波长为350 nm)。经分析,认为上述自驱动光响应来源于p-n结内建电场对光生载流子的有效分离和传输。本研究可为ZnO的p型掺杂研究提供有价值的参考,对开发高性能全ZnO基光电子器件具有重要意义。 展开更多
关键词 脉冲激光沉积 P型掺杂 MgZnOS P-N结
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