隨著對計算機存儲密度和高功率電子器件要求的不斷提高,半導體器件研究呈現兩大特點:一是新一代高溫半導體器件的研發(fā);二是具有藍紫光發(fā)射特性的短波長發(fā)光器件的探索。在這些研究中,寬帶材料占有相當的比重。目前普遍使用的半導體器件是以單晶Si和Ga、As、P、In、Al元素構成的元素半導體和化合物半導體制成。這些材料的共同特點是禁帶寬度窄(只有1 eV左右),屬于窄帶半導體材料。當環(huán)境溫度高于150℃時,由溫度導致的熱噪聲將使器件失效。而寬帶材料能夠顯著提高半導體器件的工作溫度和信噪比。

氮化鎵、碳化硅等寬帶半導體器件研究的成功已經顯示了寬帶材料的優(yōu)異特性。

氧化鋅和金剛石都是寬禁帶半導體材料,在許多領域有重要的應用價值。它們在室溫下的禁帶寬度分別為3.4eV 和5.4eV,激子結合能也分別高達60meV 和80meV,這些特性使它們具備短波長發(fā)光的屬性。尋找異質結方式實現金剛石的應用,一直是一個有價值而艱難的課題。就氧化鋅而言,在其制備過程中就能夠實現n型導電。鑒于這2種材料均具有很好高溫和發(fā)光特性,將2種材料結合起來進行異質結制備,對于探索高溫器件和研究寬帶結載流子特性很有意義。此外,金剛石具有良好的導熱特性,其熱導率為Cu的3～5倍。利用金剛石制作器件能夠在發(fā)揮器件功能的同時導出熱量,大幅度降低熱能的積累。為此,研究金剛石/氧化鋅透明異質結的制備方法,并對結的特性進行了表征。在適當的工藝條件下,金剛石和氧化鋅結合能夠形成具有非線性伏安特征的異質pn結,該結具有可見光透明特性,而且具有很好的穩(wěn)定性。由于金剛石和氧化鋅都是短波長發(fā)光材料,透明結能夠大幅度減少光吸收,這對進一步研制發(fā)光器件和研究寬帶結發(fā)光特性具有重要意義。

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