紫外电致发光：n-ZnO/p-NiO异质结LED的制备与机制研究

本研究聚焦于n-ZnO/p-NiO异质结发光二极管（LED）的紫外电致发光性质。异质结的制备过程采用了射频磁控溅射技术在c面蓝宝石上沉积p型NiO薄膜，随后通过等离子体辅助分子束外延技术在n型ZnO薄膜上进行生长，构建出具有独特结构的异质结。这种结构类似于传统的二极管，具有整流特性，当施加正向电压（约3.6 V）时，显示出明显的电致发光现象，主要表现为紫外光的发射。 在实验过程中，当注入电流从0.5 mA逐渐增大到3.5 mA时，观察到紫外线发射强度的显著增强。然而，值得注意的是，尽管亮度增加，但紫外线的发射波长却从404 nm减小到387 nm。这一变化揭示了紫外线发射的机制，即源于ZnO层中的电子和空穴的近带边辐射复合过程。这种复合导致了能量释放，形成了紫外光谱。 n-ZnO/p-NiO异质结作为电致发光器件，其工作原理涉及到载流子在两层之间的扩散和复合。在正向偏置条件下，n型ZnO中的电子容易穿过异质结向p型NiO迁移，而空穴则相反。当电子和空穴在势垒区相遇并复合时，部分能量转化为光子，产生了紫外光。由于电子和空穴的复合效率取决于它们的浓度和迁移速率，所以电流的增加会促进更多的复合事件，从而增强紫外光的发射。 此外，该研究还探讨了影响紫外线电致发光性能的关键因素，包括材料的质量控制、生长条件、以及可能存在的缺陷或杂质对载流子行为的影响。这些因素对于优化LED的性能和实现更高效、更稳定的紫外光发射至关重要。 这项工作深入研究了n-ZnO/p-NiO异质结LED的电致紫外发光特性，对于理解和改进此类新型发光器件的设计与应用具有重要意义，尤其是在紫外光通信、光催化和生物传感等领域有着潜在的应用前景。