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环保型材料ZnS掺杂研究 　　摘 要：硫化锌（ZnS）是一种性能优异的半导体材料/发光材料，在ZnS走向商业化的过程中，良好的ZnS质量和理想的掺杂技术是关键。为此，文章就ZnS作为半导体材料和发光材料的的掺杂技术分别作简要分类和评述，并分述其优缺点，这对ZnS材料技术的发展、各技术间相互借鉴交叉具有一定的意义。 　　关键词： 硫化锌；掺杂；发光材料；半导体 　　中图分类号：TN305.3 文献标识码：A 　　Doping Technology for the Green Environmental Material ZnS 　　CHEN Jin-huo 　　（College of Physics and Information Engineering， Fuzhou University， Fuzhou Fujian 350108， China） 　　Abstract： Zinc Sulfide （ZnS） was one kind of important semiconductor/luminescent material with good performance. To fulfill its application in optoelectronic devices， the technology to realize high doping concentration in ZnS played important role. In this paper， the doping technologies of ZnS was summarized， and the advantages and disadvantages were discussed， which is meaningful to realized the cross of different doping technology and is potentially useful to enhance ZnS performance to some extent. 　　Keywords： Zinc Sulphide； doping technology； luminescent material； semiconductor 　　引 言 　　ZnS成为一种前景非常看好的、宽禁带、直接带隙的II-VI族化合物晶体，禁带宽度约3.6～3.7eV，是II-VI族化合物中最高的。通常情况下，无论是纤锌矿（α-ZnS）还是闪锌矿（β-ZnS）结构的ZnS材料，激子束缚能均为38meV（高于室温下热化能26meV），因此在室温下ZnS可实现激子发射。实际研究中通过改变掺杂物质种类和制备工艺，ZnS可分别变成性能良好的半导体材料和发光材料。作为发光材料的ZnS，目前已成功通过掺杂实现了对可见光区域各个波段的覆盖，而作为半导体材料的ZnS，已用于制备OLED、太阳能电池等的缓冲层等，目前ZnS是已知代替有毒CdS材料中转换效率最高的一种[1]。 　　在ZnS走向实用过程中，除制备出高质量的ZnS材料外，掺杂无疑是整个环节中最重要的一个步骤。通过合理掺杂，作为发光材料的ZnS可以实现对发光频率、发光强度、荧光寿命等参数的调整。另外，合理的掺杂还可以使其作为半导体ZnS直接参与导电，这对ZnS材料走向实用、进而产业化具有极其重要??意义。目前ZnS已应用于激光二极管、电致发光器件、电光调制器、光学镀膜材料、光电导体及光伏器件等领域。 　　正基于ZnS的光明应用前景，及ZnS材料本身化学性质稳定，在地球中含量丰富，无毒环保的特点，全球对ZnS的研究掀起一番热潮，但研究热点较为广泛的同时，也存在分散的不足。此外，各不同研究手段和方法各具优缺点，在技术上它们经常可相互借鉴，为此，有必要对此作一分类评述。考虑掺杂对ZnS的重要性，本文就此环保型ZnS材料的掺杂技术进展作简要评述，这对ZnS材料的研究具有一定意义，对初涉ZnS研究者更具借鉴意义。另外，考虑掺杂中，ZnS作为发光材料和作为半导体材料在能带图上是完全不同的两个概念，因此本文就掺杂分析时将分别进行说明。 　　1 ZnS作为半导体材料时掺杂研究 　　ZnS由于禁带宽度较高，理论上它是一种性能优异的绝缘体，但实际上无论是自然产生的ZnS晶体还是工艺制备的ZnS材料，均存在S元素流失的现象，导致部分Zn原子化学键非饱和，因此造成非掺杂情况下ZnS晶体呈n型性质。这种情况下，有文献认为制备n-ZnS较p-ZnS显得容易，因为自然状态下的n型杂质或缺陷对掺入的p型杂质具有补偿作用，同时p型杂质受ZnS中固溶度的影响，因而相对而言，目前对ZnS材料的p型掺杂相对较难。 　　根据掺杂类型的不同，ZnS的掺杂研究可分为n型、p