近日，由長春光機(jī)所、廈門大學(xué)共同承擔(dān)的重點項目“氧化鋅基單晶薄膜材料、物性及器件研究”通過國家自然科學(xué)基金委員會信息科學(xué)部專家組的中期檢查驗收。經(jīng)過刻苦攻關(guān)，項目組在關(guān)鍵問題上取得了突破，在國內(nèi)率先獲得了ZnO同質(zhì)結(jié)的電致發(fā)光，并且在國際上首次實現(xiàn)了藍(lán)寶石襯底生長的ZnO pn結(jié)室溫電致發(fā)光，為今后ZnO藍(lán)紫外發(fā)光和激光二極管的發(fā)展奠定了實驗基礎(chǔ)。 此外，項目組采用分子束方法，通過優(yōu)化生長工藝，制備出了高質(zhì)量ZnO單晶薄膜，并觀測到了強(qiáng)的自由激子發(fā)光。在此基礎(chǔ)上，采用不同的氣源，通過原位調(diào)節(jié)反應(yīng)粒子種類，在藍(lán)寶石襯底上成功制備出了N摻雜的p-ZnO 薄膜，進(jìn)而獲得ZnO同質(zhì)pn結(jié)。 由于短波長激光器對提高光通信的帶寬、光信息的存儲密度和讀取速度有重要的意義，并且在半導(dǎo)體白光照明、醫(yī)學(xué)及生物等高科技領(lǐng)域具有廣泛的用途，所以ZnO的研究引起了全世界科學(xué)家的高度重視。繼上世紀(jì)90年代初GaN藍(lán)光二極管研究取得突破進(jìn)展后，ZnO成為人們獲得藍(lán)/紫外發(fā)光和激光的新型半導(dǎo)體光電子材料，并已經(jīng)成為國際前沿領(lǐng)域的熱點課題。和GaN相比，ZnO具有更高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，對環(huán)境友好，對襯底沒有苛刻的要求，并且可以用多種方法來制備ZnO薄膜，生長所需的襯底溫度也比GaN低的多，其很高的激子束縛能，使得其在室溫下會獲得高效的紫外激子發(fā)光和激光。 自1996年香港科學(xué)家首次報道了氧化鋅薄膜室溫下的近紫外光泵浦受激光發(fā)射以來，ZnO的研究雖然取得了一些進(jìn)展，但由于強(qiáng)的自補(bǔ)償效應(yīng)，高質(zhì)量p-ZnO的制備成為阻礙ZnO發(fā)展的一個難題。直到2004年，日本的研究組才在ScAlMgO4襯底上獲得了ZnO同質(zhì)pn結(jié)的電致發(fā)光。