最近，由硅材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉志鎮(zhèn)教授課題組研制的ZnO發(fā)光二極管（LED）原型器件取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了室溫下長時(shí)間、高亮度、大面積均勻電致發(fā)光。單個(gè)LED原型器件大小約4mm²，發(fā)出由紫藍(lán)光和缺陷黃綠光混合而成的類白光，持續(xù)發(fā)光20多分鐘。
    
    新型半導(dǎo)體固態(tài)照明是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新技術(shù)之一，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍。ZnO作為一種可直接用于照明的高效半導(dǎo)體發(fā)光材料，具有用途廣泛、價(jià)格低廉、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在綠色照明領(lǐng)域具有極大的發(fā)展?jié)摿?。我國是一個(gè)能源消耗大國，每年傳統(tǒng)照明電能消耗約占全部電能消耗的12%~15%。自2006年“十一五”開始，國家就把半導(dǎo)體照明工程作為一個(gè)重大工程緊急推動(dòng)，采用半導(dǎo)體LED固態(tài)光源替代傳統(tǒng)照明光源是必然趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)ZnO－LED持續(xù)高亮度發(fā)光，將對(duì)推動(dòng)國家節(jié)能照明工程、擁有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ZnO光電材料應(yīng)用產(chǎn)生重要影響。
    
    研究表明，實(shí)現(xiàn)ZnO發(fā)光應(yīng)用的關(guān)鍵是ZnO的P型摻雜，而ZnO的P型摻雜又是長期以來一項(xiàng)公認(rèn)的國際難題。浙江大學(xué)葉志鎮(zhèn)課題組在國際上較早開展ZnO的P型摻雜研究工作，先后提出N替代-H鈍化非平衡摻雜、Al-N施主-受主共摻等N摻雜特色技術(shù)，建立N、H共激活理論模型，解釋P型摻雜機(jī)理。同時(shí)，連續(xù)承擔(dān)多項(xiàng)國家973、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，在國內(nèi)首先實(shí)現(xiàn)P型ZnO轉(zhuǎn)變、在國際上首次采用MOCVD結(jié)合NO-N₂O混合源N摻技術(shù)，研制出ZnO同質(zhì)PN結(jié)和LED原型器件，實(shí)現(xiàn)室溫電致發(fā)光。研究成果獲2007國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，并得到國際同行的認(rèn)可。
    
    葉志鎮(zhèn)教授課題組在前期工作基礎(chǔ)上，采用脈沖激光沉積（PLD）技術(shù)，提出富氧條件下Li、Na摻雜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空穴濃度10 ¹⁸/cm³。此次制備的ZnO-LED，就是采用PLD技術(shù)，在n型ZnO單晶襯底上，通過Na摻雜，生長出一層P型ZnMgO薄膜，得到PN結(jié)。隨后，在PN結(jié)兩側(cè)分別沉積Ni/Au和Ti/Au電極，制備出LED原型器件。器件在室溫下接通電流，能持續(xù)大面積均勻發(fā)光20多分鐘。
    
    課題組將在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上，擬采用多量子阱結(jié)構(gòu)、改進(jìn)工藝、實(shí)現(xiàn)封裝，進(jìn)一步提高LED發(fā)光效率，為ZnO節(jié)能環(huán)保白光照明的早日實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支撐。
    
    （張?。?/span>