[发明专利]氧氯化铈宽禁带半导体材料的用途与制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽禁带半导体材料，具体涉及一种氧氯化铈宽禁带半导体材料的用途与其制备方法。

背景技术

宽禁带半导体材料是具有禁带宽度大、击穿电场高等特点的一种新型材料。在宽禁带半导体材料中，具有代表性的是碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)以及氧化锌(ZnO)等。利用宽禁带半导体材料特有的禁带宽度，可以制作蓝光、绿光、紫外光器件和光探测器件。

GaN材料是Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，具有良好的电学特性以及较宽的带隙(3.39eV)、可激发蓝光等特质(邓志杰,郑安生.半导体材料[M].北京：化学工业出版社,2004)，因而被认为是研究短波长光电子器件的最优选材料。近年来，以GaN为代表的Ⅲ族氮化物因在光电子领域和微波器件方面的应用前景而受到广泛的关注。氧化锌(ZnO)是Ⅱ-Ⅵ族纤锌矿结构的半导体材料，禁带宽度为3.37eV(THANGAVEL R,SABARINATHAN V,RAMASAMYS,et al.Investigations on the growth of zinc oxide crystals from molten hydrous KOH solution and on the impedance analysis of zinc oxide crystals[J].Mater Lett,2007,61:4090-4093)。宽禁带半导体材料ZnO可以用于制作蓝色和紫外等发光器件(Loo k D C.Recent advances in ZnO materials and devices[J].MaterialsScienceandEngineering,2001,80:383)。与GaN相比，ZnO不仅具有发射波长更短的优势，还具有来源丰富，价格低廉及高的化学稳定性等特点。此外，氧化锌发光二极管(Light-emitting diode，简称LED)还具有波长范围可以覆盖从紫外到红外的整个区域的特性。但是，由于在实际的制备过程中很难控制空位和缺陷的出现，这使得ZnO性能的稳定性和效率往往不能满足实际工作器件的需求(Chang S S,Choi G J,Park H J.UV and green photoluminescence from spark-processed zinc[J].Materials Science and Engineering:B,2001,83:29-34.)。

就目前而言，由于价格低廉且发光效率较高的荧光粉的开发技术被国外所垄断，所以商品化白光LED的主流方式是利用GaN蓝光LED芯片与黄色荧光粉结合的方法来实现。这种方法最终的发光部分来自荧光粉，部分来自发光二极管。因而黄色荧光材料性能的优劣也直接关系到白光LED产业的发展，制备高性能的荧光材料也成为发展白光LED的重要环节之一。

稀土元素Ce一直伴随着LED产业的发展。目前所采用的黄色荧光材料大部分就是稀土铈离子(Ce³⁺)激活的钇铝石榴石(Y₃Al₅O₁₂，简写为YAG)晶体。此外，Shosuke Mochizuki，A.H.Morshed，Amita Verma等人也分别对CeO₂的光致发光现象进行过报道(Shosuke Mochizuki et al，Phys.Status Solidi B 246,No.10,2320–2328(2009)；A.H.Morshed et al,Appl.Phys.Lett.70(13),1997；Amita Verma et al,Journal of Nanoparticle Research(2007)9:317–322.)。然而，到目前为止尚无关于稀土元素Ce的氧氯化物CeOCl的应用于宽禁带半导体材料的报道。