项目名称: 基于一维纳米材料/量子阱复合结构的氧化锌紫外发光二极管研究

项目编号: No.11504436

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 龙浩

作者单位: 中南民族大学

项目金额: 24万元

中文摘要: 紫外发光二极管在光通信、日盲区探测、高密度存储、生物医疗等领域具有重大应用前景,但目前面临发光效率偏低及成本过高等问题。本项目拟采用具有宽直接带隙和高激子束缚能的ZnO作为紫外发光材料,将具有小尺寸效应、表面效应的纳米材料和具有量子限域效应的量子阱结合,达到缓解量子阱层间晶格失配、减弱阱内极化效应、增加有源层有效面积和提高出光效率等目的。本项目计划通过调控材料的能带结构、电学特性、晶体性质,参考器件仿真模拟结果,构筑基于一维纳米材料/量子阱复合结构的高量子效率、单色性好的ZnO紫外发光二极管。通过系统研究其光电特性,阐明发光来源与波长调控机制,探明一维纳米材料/量子阱复合结构情形下载流子输运与辐射复合发光过程,弄清该新型器件相对传统平面结构器件获得性能提升的原因并找出影响器件发光外量子效率的具体因素。申请人希望通过本项目的研究,为ZnO基紫外发光二极管及其他半导体发光器件研究提供科学参考。

中文关键词: 氧化锌;发光二极管;紫外;量子阱;纳米材料

英文摘要: The potential applications of ultraviolet (UV) light-emitting diodes (LEDs) can be expected in the domains of optical communication, solar-blind detection, high-density storage, biomedicine and so on. However, there are still many issues with low luminescent efficiency and intensity, high cost, etc. In this project, the ZnO semiconductor will be used as the UV luminescent materials for its wide and direct bandgap, and high exciton binding energy. The nanomaterials with small-size effect and surface effect, the quantum well (QW) with quantum confinement effect, will be combined in the LEDs to reduce the lattice mismatch and polarization effect in QWs, increase the QW active area and improve the light extraction efficiency. Through the execution of this project, obtaining high quantum efficiency and good monochromaticity of the ZnO-based one-dimensioned nanomaterials/QW UV LEDs can be expected by optimizing energy band structure, electrical properties, crystalline nature, and referencing the result of device simulation. By studying the photoelectric properties of the UV LEDs, the origins of the light emission and the mechanism of wavelength control will be clarified, the processes of carrier transport and radiative recombination in one-dimensioned nanomaterials/QW composite structure will be verified, the reason for improvement of the performance in these new devices compared with conventional planar devices will be illuminated, and the factors of influencing external quatum effieciency will be discussed. This project will provide a scientific reference for ZnO-based UV LEDs and other semiconductor light-emitting devices.

英文关键词: ZnO;light-emitting diode;ultraviolet;quantum well;nanomaterial

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