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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

zno是一种直接跃迁型带隙的半导体材料，在室温下的禁带宽度约为3.37ev，为了把zno薄膜价带中的一些电子激发到导带中，必须要用能量比较高的光子照射此种材料。zno的发光机理是因为被激发的电子在从高能级回到低能及时释放能量以光子辐射的形式。zno在波长380nm附近的受激发光是其的一种本征发光，即为其从导带跃迁到价带的紫外发光。zno还存在多种介于价带与导带之间杂质能级和缺陷能级。不同的电子能级参与跃迁，辐射的光子能量不同，就会发出不同颜色的光。如果zno薄膜中发生跃迁的两能级之间的能级差小于zno的禁带宽度，如果使用高于此能级差的光能激发薄膜发光时，还很有机会会出现一种特殊的缺陷能级发光，此外zno材料在400-2000nm波长范围内是透明的，甚至可见光范围内透射率可高达90%，这是一种理想的透明导电薄膜。zno具有优越的压电特性和光电特性，它为人们提供了一种能够将光学、电学或声学之类的器件成功将其进行单片集成的一种可能。比如：光源、调制器、探测器、光波导等。zno还具有很高的激子束缚能，室温下高达60mev，比znse（20mev），gan（28mev）和zns（40mev）等都高出许多。zno是一种适合很高温度的可见紫外光发射的很好的材料，就是由于其高的激子束缚能，使其在室温下的激子不易被激发，很大程度上降低了室温下的激发阈值并且极大的提高了此种材料激发发射的优良性能。而zno具有很高的热导率，具有宽的带隙，用于 uv 探测器，zno 具有很低的暗电流，并且最大的响应波长可达 350nm。zno在高电场的作用下具有很高的饱和迁移率，很适合于制作一些高频器件。截至目前为止,zno是在发现的半导体材料ii-vi 族最硬的一种材料，这可明确的表示zno材料不会出现像其他半导体材料易在光发射器件中产生缺陷增值。

为了缓解当前能源危机和减少环境污染,太阳能电池的研究日益引起每个国家的重视.根据所用材料的不同,太阳能电池可分为硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类.其中硅太阳能电池目前发展最成熟,应用最广泛.计算和实验结果均证实,用禁带宽度为0.8ev-1.5ev范围内的半导体材料制作的太阳能电池,对太阳光的利用效率最高,占太阳光投射能量的50%左右.si的禁带宽度为1.1ev,正好属于上述范围.在以往制备si太阳能电池时,通常采用tio做透明电极,tio的制作成本较高,而且对紫外波段有强烈的吸收,影响了对太阳光的充分利用,因而促使人们寻找新的透明电极.作为一种宽禁带半导体材料的zno薄膜不仅具有很好的导电性,而且从近紫外到红外波段都具有非常高的透过率.因此,zno/si异质结太阳能电池的研究具有重大意义。

2. 研究的基本内容

1.了解氧化锌/硅异质结的光电特性，，并进一步分析异质结生长条件和对异质结的退火处理对异质结光电转换特性的影响。

2.掌握利用化学气相沉积，磁控溅射，溶胶-凝胶法制备氧化锌/硅异质结。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

将前驱体（水或有机溶剂）中形成均匀的溶液，醋酸锌与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成直径在100nm左右的聚合物粒子，粒子分散在液体中形成悬浊液，悬浊液经蒸发干燥后转变成为zno薄膜。从而制成氧化锌/硅异质结，改变其生长条件或对其进行退火处理研究其对光电特性的影响。

进度安排：

4. 参考文献

[1]段理,林碧霞,朱俊杰,等,发光学报25(2004)309

[2]谢和平,张树人,杨成韬,等,压电与声光30(2008)57

[3]朱俊杰,中国科学技术大学博士学位论文,2005.