[发明专利]一种ZnO纳米棒/p‑GaN薄膜异质结及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种采用GaN量子点作为ZnO的形核层来制备ZnO纳米棒/p‑GaN薄膜异质结的方法。首先采用金属有机化学气相沉积技术在蓝宝石沉底上生长p‑GaN薄膜，再在薄膜上生长GaN量子点样品，然后采用水热法在量子点表面进行ZnO纳米棒阵列的生长，形成ZnO纳米棒/p‑GaN薄膜异质结结构。本发明p‑GaN薄膜和GaN量子点之间形成同质PN结，GaN量子点和ZnO纳米棒之间形成异质结PN，同质结和异质结联合发光，实现了零维结构和一维结构的结合，显著改善了紫外LED异质结界面晶体质量，提高了载流子的注入效率，从而获得了ZnO纳米棒/GaN量子点有源区。本发明采用GaN量子点作为ZnO纳米棒的形核层，可以通过调控GaN量子点的生长情况控制ZnO纳米棒的生长。

主权项

一种ZnO纳米棒/p‑GaN薄膜异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将经过预处理的蓝宝石衬底置于反应腔中，采用脉冲原子层沉积法，先在670℃生长20nm厚的低温AlN缓冲层，然后在1100℃生长高温AlN外延层，得到AlN/蓝宝石模板；(2)在900℃条件下向反应腔中通入三甲基镓作为Ga源，在AlN/蓝宝石模板生长一层厚度为900nm的本征GaN层I‑GaN；然后在750℃条件下向反应腔内同时通入二茂镁和三甲基镓，接着750℃退火处理40min，得到厚度为400nm的p‑GaN薄膜；然后在785℃条件下同时向反应腔中通入三乙基镓和NH3，在p‑GaN薄膜上生长GaN量子点，得到GaN/AlGaN量子点样品；(3)将GaN/AlGaN量子点样品依次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中超声清洗；然后将清洗后的GaN/AlGaN量子点样品放入氨水中浸泡10min，接着将GaN/AlGaN量子点样品的生长面朝下放在反应釜中，然后分别倒入等摩尔浓度的硝酸锌溶液和六亚甲基四胺溶液，立刻将反应釜放入120℃的烘箱中加热2‑3h，立即取出反应釜用冷水冲洗以快速降温，GaN量子点上生长出垂直于p‑GaN薄膜的ZnO纳米棒阵列，然后取出样品进行清洗干燥，缓慢降温，即得到ZnO纳米棒/p‑GaN薄膜异质结。