纳米晶透明导电膜的杂化组装性能提高(2)
ZnO作为第三代半导体材料，已经被应用制成透明导电薄膜。因此，同属于半导体与透明导电材料的ZnO就受到了广泛的关注，也有着非常大的研究潜力。如何通过处理半导体材料的方法或是其他方法来提高ZnO的性能，使得这种有潜力的第三代半导体材料也可以如同前两代那样，为人类社会带来巨大变革，就成为了一个十分有意义的课题。
与同为第三代半导体材料的GaN相比，ZnO有着更为广泛的矿藏。除此之外，ZnO还具有可调带隙的MgZnO合金体系，热稳定性强好，成本低廉，抗辐射，环境友好等优点。
本世纪80年代以来，人们对于这个微观世界的认知有了更多的设备，微观世界逐渐占先在我们的眼前，纳米这个词逐渐被人们熟知，纳米技术也不断发展。由于原子的尺度大约在0.1nm的尺度上，当材料的尺度在1-100nm时，单块材料晶体内只有为数不多的原子，因此人们广泛认识的宏观世界中的许多规律定理便不再适用。人们需要重新研究微观这个新的世界。对于半导体材料而言，纳米尺寸的材料，其表面原子比例会非常大，表面能、反应活性增大，这些特点都使得纳米材料较之普通材料有了不同的特性。纳米尺度的ZnO因此成为了现在备受瞩目的研究焦点。
1．1 ZnO的基本性质
ZnO无毒、无，不可溶于水和醇、苯等有机溶剂，但可溶于弱酸和弱碱，因此属于两性氧化物。ZnO的物理性质稳定，在空气中放置并不会显著改变其性质。[1]熔点1975°C，密度5.606g/cm³。
1.1.1 晶体结构
ZnO的晶体结构共有三种：立方岩盐矿结构（B1）、立方闪锌矿结构（B3）以及吹冰角纤锌矿结构(B4)[1]（图1-1）。当生长在立方晶体结构的衬底上时，得到的是立方闪锌矿结构（B3）的ZnO；在高压下，ZnO会由吹冰角纤锌矿结构（B4）转变为立方岩盐矿结构(B1)，当高压消失时，ZnO会保持在立方岩盐矿结构（B1）[1-3]。
图1-1 ZnO的晶体结构
a．立方岩盐矿结构 b.立方闪锌矿结构 c.吹冰方纤锌矿结构
1.1.2 能带结构
ZnO属于Ⅱ-Ⅵ组化合物直接宽带隙半导体，导带极小值与价带极大值位于布里渊区中心即k=0处[4、5]。室温下的禁带宽度为3.37eV。（图1-2）
图1-2 ZnO的能带结构
激子束缚能约为60meV[6-8]较之GaN更大，所以易于实现高效率的发光器件。ZnO在研究与应用中的两大难题或者说是重点，一个是“掺杂工程”，即实现ZnO的P型掺杂，使其能制的同质PN结从而极大地拓宽其应用范围；另一个是“能带工程”，即实现其禁带宽度的调节。此次毕业设计实验的一个重点就是研究Mg掺杂对于ZnO半导体禁带宽度的影响。由于本征ZnO的禁带宽度为3.37eV，为了使其能制备深紫外探测器件，所以需要对其禁带宽度进行调节。