1、短波長半導體的發(fā)光對實現(xiàn)新一代半導體照明、紫外通信和光存儲等有著重要意義，氧化鋅作為一種禁帶寬度為3.37eV的直接帶隙半導體，擁有遠超室溫的激子束縛能60meV，是制備短波長光電器件的優(yōu)異材料。隨著氧化鋅基功能器件走向應用，人們對氧化鋅微納結(jié)構(gòu)的性能調(diào)控提出了更高的要求，這就需要我們對氧化鋅的可控制備和發(fā)光調(diào)控展開更深入的系統(tǒng)性研究，然而氧化鋅中的本征缺陷及其發(fā)光機理一直存在諸多爭議，利用金屬沉積對發(fā)光的調(diào)制作用亦尚有許多未明之處。<

2、br>　　有鑒于此，我們從水熱法制備的氧化鋅微米柱陣列入手，緊緊圍繞氧化鋅本征缺陷，著力研究了氧化鋅的本征缺陷類型、發(fā)光機理、發(fā)光增強等方面，主要內(nèi)容包括：
　　1.研究了不同溫度和氣氛的退火條件對氧化鋅微米柱陣列光致發(fā)光（Photoluminescence，PL）性能的影響，并用變激發(fā)波長PL譜的測試方法研究了缺陷發(fā)光中光生載流子的復合路徑，發(fā)現(xiàn)黃橙光來自導帶電子與氧間隙的輻射復合，綠光峰來自導帶電子與氧空位的輻射復合。還原性氫

3、氣氣氛退火能夠減少氧間隙，增強氧化鋅帶邊發(fā)光并使之藍移；含氧氣氛的退火會引入氧間隙，而900℃高溫退火無論氣氛中是否含氧都將在氧化鋅晶格中引入氧空位，因而我們能夠通過選擇退火氣氛和溫度達到調(diào)控缺陷類型的目的。
　　2.揭示了水熱法生長氧化鋅使用的兩種最常見前驅(qū)液：醋酸鋅和硝酸鋅對所得氧化鋅形貌、發(fā)光特性和本征缺陷類型的影響。實驗發(fā)現(xiàn)由于醋酸根離子在Zn2+極性面的吸附作用阻礙了溶液中鋅離子基團在c軸的沉積，使得A-ZnO的縱向生長

4、被抑制，和N-ZnO相比有更小的長徑比和更多的鋅空位。并且通過A-ZnO在光致發(fā)光譜中來自鋅空位的470–500nm的藍綠光帶，電子順磁共振譜中g(shù)=1.96的信號和X射線光電子能譜得出的鋅氧晶格原子比，佐證了A-ZnO中的鋅空位的存在，加之N-ZnO在各種氣氛退火后均展現(xiàn)出的黃橙光發(fā)射，得出水熱法中醋酸鋅前驅(qū)液引入本征鋅空位，硝酸鋅前驅(qū)液引入本征氧間隙的結(jié)論。
　　3.采用不同金屬對水熱法生長得到的退火前后的氧化鋅進行表面修飾，調(diào)

5、控氧化鋅的光致發(fā)光性能，并給出發(fā)光性能改變的不同原因。實驗發(fā)現(xiàn)在兩種氧化鋅表面沉積鈦都會由于歐姆接觸電子轉(zhuǎn)移使得氧化鋅帶邊發(fā)光和缺陷發(fā)光同時增強；沉積金的氧化鋅發(fā)光增強的波段取決于金與氧化鋅的接觸勢壘，形成肖特基勢壘的Au/ZnO界面阻止了電子的轉(zhuǎn)移但能將金的表面等離激元共振以光子形式發(fā)射，得到增強的綠光帶，而氧化鋅高溫退火后產(chǎn)生的缺陷會降低Au/ZnO接觸勢壘，實現(xiàn)金中高能級電子到氧化鋅導帶的電子轉(zhuǎn)移，增強氧化鋅的帶邊發(fā)射；而沉積鋁只

6、能使高溫退火后的氧化鋅的帶邊發(fā)射大大增強且藍移，缺陷發(fā)光完全被抑制。
　　4.利用低溫、變溫光致發(fā)光譜，研究了鋁的表面等離激元對氧化鋅帶邊發(fā)光增強作用的機理。發(fā)現(xiàn)鋁的表面等離激元與氧化鋅中結(jié)合能更小、局域化程度更低的激子的耦合程度更高，沉積鋁后帶邊發(fā)光增強幅度隨溫度升高而增大，且呈現(xiàn)負溫度淬滅效應。通過帶邊發(fā)射對溫度依賴關(guān)系的擬合結(jié)果分析了沉積鋁對氧化鋅非輻射復合激活能的提升作用，提出鋁等離激元與氧化鋅帶邊發(fā)光耦合后發(fā)射光子這一新