铟镓共掺杂对n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结生长行为和光电性能的影响

利用低温水热法在p-GaN薄膜上生长了铟(In)和镓(Ga)共掺杂的ZnO纳米棒。X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线能量色谱仪(EDS)结果表明,In和Ga已固溶到ZnO晶格中。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,ZnO纳米棒具有良好的c轴取向性,随着In和Ga共掺杂浓度的增加,纳米棒的直径减小,密度增加。XRD结果表明,In和Ga共掺杂引起ZnO晶格常数增大,导致(002)衍射峰向低角度方向偏移。同时,ZnO的光学性质受到In和Ga共掺杂的影响。与纯ZnO相比,共掺杂ZnO纳米棒的紫外发射峰都出现轻微红移,这是表面共振和带隙重整效应综合作用的结果。I-V特性曲线表明,随着In和Ga共掺杂浓度的增加,n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结具有更好的导电性。

ZnO高掺杂Ga的浓度对导电性能和红移效应影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,在相同环境条件下建立了浓度不同的由Ga原子取代Zn原子的Zn1-xGaxO模型.对低温高掺杂Ga原子的Zn1-xGaxO半导体的能带结构、态密度和吸收光谱进行了计算.结果表明:Ga原子浓度越大,进入导带的相对电子数越多,但是电子迁移率反而减小.通过对掺杂和未掺杂ZnO的电导率以及最小间隙带宽度分别进行了比较,发现ZnO半导体在高掺杂Ga原子的条件下,掺杂浓度越低导电性能越强;而当高掺杂Ga原子含量增加到一定程度时,最小间隙带随掺杂浓度增加而减小.同时还发现在高能区产生吸收光谱红移的现象.计算所得结果与实验中Zn1-xGaxO的原子Ga掺杂量x超过0.04的变化趋势一致.

Ga/N高共掺浓度对ZnO导电性能和红移影响的第一性原理研究

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,建立了未掺杂ZnO单胞和两种不同浓度的Ga/N高共掺ZnO超胞模型,分别进行了几何结构优化、总态密度分布和能带分布的计算.研究表明,ZnO高共掺Ga/N的条件下,Ga/N高共掺浓度越大,导电性能越弱,并且高掺杂后高能区红移效应显著,计算得到的结果与实验结果的变化趋势一致.