纳米氧化锌材料的光学性质

ZnO纳米材料的发光本质

工业碱式碳酸锌有关ZnO材料光学性质研究的历史可以追溯到20世纪50年代，但直到1997年日本和中国香港的科学家在室温下才实现了光泵浦Zn0薄膜紫外激光，从而使这种材料光学性质的研究重新引起人们的注意并迅速成为半导体激光器件研究的国际新热点。目前的研究正朝着开发紫外、蓝光和绿光等多种波段发光器件发。研究表明Zno发光可归结为两类：近带边紫外发光(NBE)和深能级(DI。)发射口引。紫外(UV)发射的机制已被公认为是从近导带到价带的激子跃迁。其中紫外发光峰为ZnO的激子发光；可见发射中心仍然存在很大的争议．人们认为可见发射来自不同的缺陷和杂质，其中缺陷发光包括点缺陷发光(如氧空位、zn空位、氧填隙、Zn填隙及氧反位等)和结构缺陷发光(如晶格失配、晶界及晶粒取向等)。光一般被认为是表面缺陷引起的跃迁发光。而蓝光被认为是体相缺陷引起的跃迁发光。

ZnO纳米材料在发光器件中的应用研究

发光二极管因具有高效节能的特点，可能成为取代传统白炽灯和荧光灯的新一代照明光源。而Zn0是继GaN之后最有可能实现商业化的光电材料。如何将一维ZnO纳米材料更好地应用到发光二极管领域，已经成为近期研究的热点。目前已经实现了在室温下ZnO纳米线、纳米带等的紫外发光。美国西北大学材料研究中心已经制备了在室温下近紫外光泵浦光子晶体激光器。中同科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态重点实验室的研究组在蓝宝石衬底上制备出Zn()发光二极管。徐伟中L”一采用M()OVD方法成功制备了Zn()同质LED，具有典型的二极管整流I—V特性，开启电压约为2．3V。最近。郭洪辉应用电化学法。通过提高Zn()纳米棒发光二极管的发光效率，调节一维纳米ZnO材料的电致发光谱段．制备r Zn()纳米棒膜、ZnO纳米棒与聚3一甲基唾吩复合膜及Zn()纳米棒与CuS(2N复合膜、纳米管膜，构建了ZnO纳米棒发光二极管、ZnO纳米管发光二极管、纳米棒发光二极管，研究了其电致发光性能及发射自光的特性。

ZnO材料场致发光的研究

在研究Zn()同质结器件的同时也实现了电致发光。据报道。日本的研究人员利用同质p-n结制成的半导体激光器实现了蓝紫外电致发光。2008年加州大学Chu等‘抽。在Si衬底上利用ZnO和Mg()Zn()量子阱结构制备出Zn()基I。D，并且实现了室温下低阈值电致激射。此器件的成功制备使人们看到了ZnO发光管和电泵浦激光器的广阔发展前景。2“。为了全面研究ZnO纳米棒异质结电致发光，改善其肩亮电压高、亮度低、光谱不纯等缺点=2“，阚鹏志。2钆利用聚合物材料MEH—PPV与ZnO纳米棒阵列构成纳米材料与有机物的复合体系，得出了比较理想的380nm的紫外电致发光及部分580hm的背景光，并通过研究器件的发光过程，分析了不同电压下对紫外发光峰和背景光的影响原因。目前很多研究小组一直在研究Zn()在固态照明中的应用，ZnO发光还在利用光泵浦，ZnO的紫外电致发光的研究还具有挑战性。