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氧化锌掺杂改性研究进展 ／夏志美等 ·47 · 氧化锌掺杂改性研究进展 夏志美，刘竹林 (湖南工业大学冶金工程学院，株洲 412007) 摘要 氧化锌半导体材料既是优 良的压电材料，也是性能优异的多功能材料，在太阳能电池、显示器件和气体 传感器等电子元器件领域以及光催化降解有机污染物领域的应用受到重视。综述了不同掺杂元素对氧化锌材料的 光、电、磁、气敏以及变阻等特性的影响，针对氧化锌掺杂的研究现状，提 出了今后的研究方向：研究掺杂原子的选择 定则；加强掺杂氧化锌材料的应用研究；深入研究氧化锌掺杂引起半导体特性改变的机理。 关键词 氧化锌 掺杂改性 光电磁特性 气敏性 变阻特性 中图分类号：TB34 文献标识码：A DOI：10．11896／j．issrL1005—023X．2014．21．009 ResearchProgressonDopingM odificationofZnO M aterials XIA Zhimei。LIU Zhulin (SchoolofM etallurgicalEngineering，HunanUniversityofTechnology，Zhuzhou412007) Abstract ZnO isakindofgoodpiezoelectricandmultifunctiona[materials．Itisapromisingmaterialsinappli— cationofsolarcell，displaydevices，gas—sensor，photodegradationoforganicwastes，andSOon．Theeffectofdifferent dopingelementsontheoptical，electrical，magneticproperties，gassensorandresistanceswitchingcharacteristicsof ZnO aresummarized．Thefutureresearchdirection，suchas，selectionrulesofdopingelements，appliedandmecha— nism research，isproposedonthebasisofcurrentresearchsituation． Keywords ZnO，dopingmodification，optical，electricalandmagneticproperties，gas—sensitivity，resistive switchingcharacteristics ZnO是 Ⅱ一Ⅵ族氧化物半导体材料，在室温下的宽直接 物，因而被广泛应用于污水处理、杀菌以及空气净化等方面。 带隙(3．3eV)和高激子结合能 (60meV)使它在紫外发光二 ZnO半导体材料的初始活性率大、高表面反应活性点多、价 极管、激光二极管、光电探测器和薄膜晶体管等领域具有广 格低廉以及无污染，是一种很重要的光催化剂。但半导体光 阔的应用前景_1]。氧化锌纳米材料制备方法简单，原料廉价 催化剂也存在明显的缺点，例如光生电子和空穴对的复合速 易得，具有很高的热稳定性和化学稳定性，而且无毒副作用， 度快、在水溶液中发生的光催化反应的光量子产量低、光催 是对环境友好的环保材料[2]，已成为 目前主导的半导体材料 化活性受可见光的影响大等。早前研究者发现 比表面积和 之一 。 晶格缺陷是决定金属氧化物半导体电催化活性的主要因素， ZnO的结构相对来说是开放的，全部的八面体间隙和半 后来也有研究者发现掺杂能改变比表面积和带隙能、产生晶 数的四面体间隙是空的，因此，将杂质掺