本文依托于脉冲激光沉积技术,研究半绝缘的i-ZnO层厚度p-GaN/i-ZnO/n-ZnO异质结发光器件的电致发光的调控作用。在此基础上,提出一种制备白光二极管的方法。首先,为了研究设备的系统参数对薄膜质量的影响,我们在石英衬底上,在不同的衬底温度,氧气压强等系统参数条件下,沉积了一系列ZnO薄膜。通过X射线衍射,拉曼光谱,光致发光光谱等表征手段分析了相应的系统参数对ZnO薄膜结晶质量和光学质量的影响。分析结果表明,沉积过程中的衬底温度和氧气压强对ZnO薄膜的质量有很大的影响。当氧气压强大于80 mTorr时,可以得到高度c轴取向的纤锌矿结构的ZnO薄膜。当衬底温度为500°C,氧气压强为160 mTorr时得到的ZnO薄膜的结晶与光学质量最好。在此基础上,我们制备了p-GaN/n-ZnO和p-GaN/i-ZnO/n-ZnO异质结发光二极管的原型器件。p区和n区的电极分别通过热蒸发Ni/Au合金和金属In制备。I-V特性测量表明:电极均表现出很好的欧姆接触特性;异质结表现出较好的整流特性。在一定的正向偏压下,可以观察到器件的电致发光。p-GaN/n-ZnO的电致发光光谱主要是中心位于410nm的蓝紫色发光,这主要是因为p-GaN中空穴的浓度和迁移率都小于n-ZnO中的电子,所以正向偏压下,载流子复合主要发生在p-GaN区,从而得到p-GaN的与受主相关的能级的发光。p-GaN/i-ZnO/n-ZnO异质结的电致发光光谱由两个发光带组成:来自p-GaN的蓝紫色发光和来自i-ZnO的可见区黄色发光带。这是因为,对于p-GaN/i-ZnO/n-ZnO异质结,i-ZnO的插入对载流子的注入起到一定的延迟作用,使得部分载流子的复合区转移到i-ZnO层。通过调整i-ZnO层的厚度可以改变两个发光带积分强度的比值,从而控制器件电致发光的颜色。基于此,我们提出了一种全新的,无需使用荧光粉的制备白光二极管的方法。
