新的研究结果开放到氧化锌的紫外线激光器，LED器件

来自北卡罗来纳州立大学的研究人员已经解决了一个长期存在的材料科学问题，使使用氧化锌(ZnO)创造新的半导体器件成为可能——包括用于传感器和饮用水处理的高效紫外线(UV)激光器和LED器件，以及新的铁磁器件。

“The challenge of using ZnO to make these devices has stumped researchers for a long time, and we’ve developed a solution that uses some very common elements: nitrogen, hydrogen and oxygen,” says Dr. Lew Reynolds, co-author of a paper describing the research and a teaching associate professor of materials science and engineering at NC State. “We’ve shown that it can be done, and how it can be done – and that opens the door to a suite of new UV laser and LED technologies,” says Dr. Judith Reynolds, a research scientist at NC State and lead author of the paper.

要制造激光和LED技术，既需要“n型”材料，也需要“p型”材料。n型材料含有大量的自由电子。p型材料有吸引自由电子的“空穴”。但是p型材料中的空穴具有较低的能态，这意味着电子在从n型材料移动到p型材料时以光的形式释放多余的能量。在所谓的“p-n结”上多余的能量的释放是激光器和LED设备产生光的原因。

研究人员一直有兴趣使用ZnO创建这些设备，因为ZnO产生紫外线，因为ZnO可用于使具有比其他UV发射器相对较少的不需要缺陷的装置 - 这意味着所得到的激光器或LED将更节能。

然而，研究人员一直无法从氧化锌中生产出稳定的p型材料。现在，研究人员通过在ZnO中引入一种特殊的“缺陷复合物”，通过一套独特的生长和退火程序，解决了这个问题。缺陷复合物看起来与普通的ZnO分子不同。锌原子消失了，一个氮原子(附在一个氢原子上)代替了氧原子。这些缺陷复合物分散在ZnO材料中，并作为“空穴”接受p型材料中的电子。

该研究不仅说明了如何从ZnO创建p型材料，但缺陷复合物允许ZnO P-N结效能有效 - 并在室温下产生紫外光。

纸”,P型ZnO中的浅受受体复合物，“在线发布应用物理快报．该论文的主要作者是北卡州立大学的研究科学家朱迪思·雷诺兹博士。合作者包括Drs。美国陆军航空与导弹研究开发与工程中心的A. Mohanta和H.O. Everitt;约翰·穆特博士，北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程教授;北卡罗来纳州立大学物理学研究教授John Rowe博士;以及北卡罗来纳州杰出大学物理学教授David Aspnes博士。这项研究由美国国防高级研究计划局(Defense Advanced research Projects Agency)支持。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

p型ZnO的浅受体络合物

作者: J.G. Reynolds, c.l. Reynolds, Jr, J.F. Muth, J.E. Rowe and D.E. Aspnes，北卡罗莱纳州立大学;A. Mohanta和H.O. Everitt，美国陆军航空与导弹研究开发与工程中心

发表2013年4月19日应用物理快报

文摘:结果表明，在蓝宝石表面生长的N掺杂ZnO薄膜在加入足够的氮(N)和适当的退火条件下，可以表现出显著的(~1018 cm-3)室温p型行为。氧(O)亚晶格上的取代态N是深受体;而浅受体配合物涉及N、H和锌空位(VZn)。结合二次离子质谱、拉曼散射、光致发光和霍尔效应数据，我们建立了N从最初掺入Zn位到最终的浅层受体复合物VZn_NO_H+的演化过程，电离能约为130 meV。这个复合体负责观察到的p类型行为。