近日，由長春光機所、廈門大學共同承擔的重點項目“氧化鋅基單晶薄膜材料、物性及器件研究”通過國家自然科學基金委員會信息科學部專家組的中期檢查驗收。經過刻苦攻關，項目組在關鍵問題上取得了突破，在國內率先獲得了ZnO同質結的電致發(fā)光，并且在國際上首次實現了藍寶石襯底生長的ZnO pn結室溫電致發(fā)光，為今后ZnO藍紫外發(fā)光和激光二極管的發(fā)展奠定了實驗基礎。 此外，項目組采用分子束方法，通過優(yōu)化生長工藝，制備出了高質量ZnO單晶薄膜，并觀測到了強的自由激子發(fā)光。在此基礎上，采用不同的氣源，通過原位調節(jié)反應粒子種類，在藍寶石襯底上成功制備出了N摻雜的p-ZnO 薄膜，進而獲得ZnO同質pn結。 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，并且在半導體白光照明、醫(yī)學及生物等高科技領域具有廣泛的用途，所以ZnO的研究引起了全世界科學家的高度重視。繼上世紀90年代初GaN藍光二極管研究取得突破進展后，ZnO成為人們獲得藍/紫外發(fā)光和激光的新型半導體光電子材料，并已經成為國際前沿領域的熱點課題。和GaN相比，ZnO具有更高的熱穩(wěn)定性和化學穩(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展，但由于強的自補償效應，高質量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pn結的電致發(fā)光。