氧化鋅(ZnO),一種Ⅱ-Ⅵ 化合物半導體,其室溫(300K)下導帶與價帶間能隙(bandgap)高達3.37eV,近紫外光能量的能隙,是極具潛力應用於發光二極體、壓電元件、場發射、太陽能電池、光檢測器、全透明電子元件等各式各樣的光電元件材料。目前ZnO面臨最大的問題在於p-type ZnO的製備,因為未摻雜的ZnO本身的缺陷如氧空缺(VO)、間隙鋅(Zni)與背景雜質如氫,造成ZnO本質為n-type半導體,若要轉變為p-type導電性質,則必須透過雜質摻雜。 本研究使用濃膠-凝膠法(Sol-gel method),採用鋁-氮共摻雜(co-doping of Al and N)的方式,在玻璃基板(glass substrate)上,旋轉塗佈(spin-coating)鍍製膜厚控制在250nm左右的p-type ZnO薄膜。除此之外並加入鎂離子(Mg2+),調整Mg2+成分比,鍍製寬能隙p-type MgxZn1-xO薄膜,比較不同Mg成分比(x=0-0.05)薄膜間在微結構、電學與光學性質上的差異。 此外,製作奈米結構的p-n同質接面二極體(nanostructured ZnO p-n homojunction diode),此二極體由p-type ZnO薄膜與n-type ZnO 奈米柱組成,比一般傳統的薄膜型二極體相對具有很大的p-n接面接觸面積,電性量測證實具有典型的p-n整流特性。
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