【摘要】：氧化鋅(ZnO)是一種直接寬帶隙化合物半導體材料,其溫度禁帶長度為3.37eV,激子禁錮能為60meV,低于溫度熱能26meV,也遠低于其它半導體材料,如早已在藍紫光波段發光元件方面得到廣泛應用的GaN材料的激子禁錮能只有25meV;因為ZnO中的激子才能在溫度及以上氣溫下穩定存在,并且由激子-激子散射誘發的受激幅射的閥值要比電子-空穴等離子體復合的受激幅射閥值低得多,故ZnO是制備溫度和更高濕度下的半導體激光器(LDs)的理想材料,而GaN基的半導體激光器必須依靠于其多量子阱或超晶格結構。在半導體發光元件應用方面,ZnO還有其它優勢,如具有體單晶硅ZnO襯底材料、晶體常數與純ZnO本身十分接近的MgZnO和ZnCdO三元合金量子傳輸 設備,那些都是將來實現ZnO基發光元件的有利條件。ZnO還有豐富多樣的納米結構,如納火鍋、納米管、納米帶、納米環等,它們會具有量子限制效應,如電子量子傳輸和幅射復合提高效應;ZnO的納米結構在制備納米光電子元件和納米電子元件方面有挺好的應用價值,另外,ZnO的納米結構還可以在場發射、醫療、生物傳感器等領域得到應用。而且性能良好的p型ZnO材料的制備問題成為了近些年來實現ZnO基發光元件突破的困局,這也就成為了ZnO研究工作者的研究焦點和重點,成功制備ZnO同質發光三極管(LED)是回答這個問題最直接的方式。因為ZnO納米材料具有豐富的結構形態、應用前景和科學研究價值,人們廣泛舉辦了對ZnO納米結構的研究,其中探求制備新的ZnO納米結構、實現ZnO結構的重復與可控制備及其應用開發是當前研究的熱點。本文發明了一臺MOCVD設備和兩種才能實現ZnOp型參雜的MOCVD生長方式量子傳輸 設備,并在獲得性能優良的p型ZnO的基礎上,研發了ZnO基LED原型元件,繼英國以后,國際上第二個實現了ZnOpn結溫度電注入發光;本文還使用MOCVD方式生長了ZnO外延薄膜,研發出首個ZnO單晶硅納米管,可控生長出ZnO納火鍋,以及得到了新形態的ZnO納米網路結構材料。現簡略介紹如下:(1)設計并研發了一臺生長ZnO專用的MOCVD設備,并獲得了此設備的發明專利;使用該設備實現了ZnO的p型參雜和外延薄膜與納米結構的生長。(2)首先借助MOCVD技術在硅襯底上可控生長了排列整齊的ZnO納火鍋陣列,并研究了ZnO納拉面發光特點和場發射性能,說明了半徑～10nm的
