直接能隙(direct band gap),能隙大小為 3.37 eV,以及很大的激子束 縛能(exciton binding energy),約 60 meV [49],發光效能佳,為另一 種有發展潛力的低電壓發光材料,可適用於發光二極體[50],但是其 下幾種發光機制被發表,分別為UV emission(3.3 eV),green emission (2.2 eV),orange emission(1.9 eV),near IR emission(1.6 eV),而除了
UV emission 為導帶和價帶間的本質激發(intrinsic emission)外,其他 量。另一種UV emission 為 exciton emission,激子(exciton)是指 被束縛在一起的電子-電洞對,因為氧化鋅具有很大的激子束縛
對於 Green emission 的機制有各種說法,可能的機制包括:(1) 氧空缺、(2)氧佔據格隙原子、(3)鋅空缺、(4)鋅佔據格隙原子等,
但可以確定的是和其結構缺陷有關,其中沒有電子存在的氧缺陷 是最有可能形成綠光的再結合中心的理論。
而最早是1996 年由 Vanheusden [53]所提出綠光的成因與氧缺 陷有關,他以單一氧化態的氧缺陷 (singly ionized oxygen defect) 來解釋, 為單一氧化態的氧空缺捕獲一個電子,形成單一負
(shallowly trapped electron)於此進行再結合(recombination),則會 發出波長510 nm~525 nm 的綠光,如圖 2-11 所示。在氧化鋅晶 體中除了氧空缺是屬於本質雜質,另外一個共存於晶體中的雜質 來源為鋅的格隙原子。Vanheusden 也以能帶彎曲之間的作用來 解釋這個現象。但是正如一開始所提及的,學者們對於 Green emission 發光機制的解釋都不盡相同,因此 Green emission 的發 光機制還需更進一步的探討和證實。 near band-edge emission。使用此種製程所得到的氧化鋅薄膜是沒有缺 陷(defect-free)的。且熱氧化溫度越高,near band-edge emission 的波 長位置會從383 nm (400 )℃ 紅移至390 nm (1000 )℃ 氧化鋅薄膜的結晶性,2002 年 Urbieta 等人的研究顯示[56],要提升 氧化鋅的結晶性,降低其缺陷來增強紫外光波段的發光強度,使用
(100)矽基板,會比(111)要來得好。因此在 2007 年就由 Dhananjay 等 性,如奈米量子效應、量子侷限效應(quantum confinement) 、奈米粒 子表面效應…等。奈米氧化鋅在各維度都有良好的應用,例如氧化鋅
線吸收方面,氧化鋅也有很好的應用,太陽光中能穿透大氣層輻射到 地面的紫外線佔總能量的6 %,而這些紫外光可能會加速人體皮膚的 老化並且產生癌症,所以目前有許多公司都致力於研發具有抗UV 的 產品,目前有許多金屬氧化物粉末對紫外線的遮蔽能力都有很好的效 果,而當中又以氧化鋅最佳,因為它最能遮蔽大部分範圍的紫外線。
奈米氧化鋅也具有高比表面積、高活性、特殊的物理性質、所以它對 外界環境(如溫度、光、濕氣等)的改變非常敏感,當外界環境改變時 會迅速引起其表面或表面離子價態各電子運輸的變化,即引起其電阻 的明顯變化,因為具有這些特性,使得奈米氧化鋅在感測器方面具有 很大的發展和潛力,可用來偵測毒性氣體以及燃燒爆炸性氣體,若將 製成氧化鋅介電薄膜,則可廣泛應用在太陽能電池[66,67]、冷氣機、
手機和半導體機器之壓力感測器。而氧化鋅也可以提高橡膠和塑膠的 耐熱性、耐候性、耐磨性和抗菌性等,使普通的塑料具有像陶瓷一樣 的鋼性和耐熱性,同時保有塑料的韌性、耐衝擊和易加工性。