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通過引入缺陷複合物氧化鋅可轉為穩定p型材料

據物理學家組織網4月24日（北京時間）報導，美國研究人員首次通過引入缺陷複合物，使用氧化鋅成功製造出穩定的p型材料。新研究使氧化鋅可被廣泛用來製造性能優異的紫外雷射器、用於感測器和飲用水處理中的發光二極體（LED）設備以及新的鐵磁設備等，破解了困擾材料學界的一個長久的難題。

為製造出雷射器和LED設備，科學家們既需要n型材料，又需要p型材料。n型材料中包含有豐富的自由電子，p型材料則擁有能吸引這些自由電子的空穴。但是與自由電子相比，p型材料內空穴的能級更低，這就意味著，在自由電子從n型材料行進到p型材料的過程中，會釋放出過量的能量。過量能量在所謂“p-n結”上釋放出來就產生了雷射器和LED設備內的光。

研究人員一直對用氧化鋅來製造這些設備感興趣，不僅因為氧化鋅可以產生紫外線，而且與其他紫外發射設備相比，用氧化鋅製造的設備內瑕疵更少，性能更強。然而，科學家們一直不能使用氧化鋅製造出穩定的p型材料。

現在，北卡羅萊納州立大學的研究人員通過採用一套獨特的生長和退火程式，朝氧化鋅內引入了一種特殊的“缺陷複合物”，從而解決了這個問題。這種缺陷複合物與普通的氧化鋅分子不同，鋅原子慢慢丟失，與一個氫原子依附在一起的氮原子取代了氧原子。這些缺陷複合物分散於整個氧化鋅中，也作為吸收p型材料中自由電子的“空穴”。

該研究的主要作者、北卡羅萊納州立大學的裘蒂絲·雷諾茲指出：“最新研究向我們展示了如何用氧化鋅來製造p型材料；而且，缺陷複合物也使氧化性p-n結能很好地工作，並在室溫下產生紫外線。最新研究為一系列新的紫外雷射器和LED技術打開了大門。”


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