ZnO/GaN 异质结发光二极管研究进展与挑战

ZnO/GaN异质结发光二极管作为第三代半导体材料的前沿研究领域，近年来引起了广泛关注。ZnO作为一种六方纤锌矿结构的直接带隙半导体，其3.37 eV的宽禁带和60 meV的室温激子束缚能使其在短波长光电子应用中表现出优异性能，特别是在发光和探测器件中有广泛应用潜力。相比之下，虽然GaN材料在诸如高光学增益和高辐射硬度方面更具优势，但ZnO的p型掺杂难题、高质量晶体的制备难度以及寻找合适的衬底材料（如p-GaN，其与ZnO的晶格匹配度最高）使得ZnO基光电器件的研发面临挑战。 研究者们针对这些难题，尤其是载流子传输机制的理解和优化，对ZnO/GaN异质结发光二极管进行了深入研究。他们通过实验和理论模拟，探索了ZnO与GaN界面的特性，试图解决电子和空穴的有效注入、复合以及量子阱效应等问题。异质结的形成有助于改善ZnO的电学性能，提高发光效率和稳定性。 王颜彬等人，作为长春理工大学理学院高功率半导体激光国家重点实验室的研究团队，他们的工作受到了国家自然科学基金、国家重点实验室基金和吉林省科技厅发展基金的支持。他们的研究不仅涵盖了基础理论，还包括实验技术的进步，例如优化生长条件、掺杂策略以及异质结结构设计。 文章总结了ZnO/GaN异质结发光二极管领域的最新研究成果，旨在推动这一领域的进一步发展，为新型短波长光源和探测器的设计提供科学依据。关键词包括氧化锌、异质结、发光二极管、氮化镓和载流子传输，反映了文章关注的核心问题和技术路线。 ZnO/GaN异质结发光二极管的研究进展既涉及材料的基本性质探讨，也包含了技术难题的解决策略，是一项结合理论与实践的多学科交叉研究。随着科研的深入，未来有望突破现有限制，实现高性能的ZnO/GaN基光电器件。