碲化锌的性质与应用

2026/6/25 8:02:01 作者:钟毓

碲化锌(ZnTe)是一种Ⅱ-Ⅵ族宽禁带直接带隙半导体,具有立方闪锌矿、六方及高压下的三方、正交晶型。在光电子学领域,ZnTe晶体因优异的电光效应成为太赫兹技术的重要材料,高压调控可实现半导体-金属相变,为新型太赫兹器件提供可能;在太阳能电池应用中,ZnTe作为掺杂层或异质结结构可提升器件性能。

基本性质

碲化锌(ZnTe)是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,具有多种晶体结构。常压下主要存在立方闪锌矿结构和六方晶型,其中立方闪锌矿结构从熔体中产出,六方晶型从气相中析出。ZnTe是一种p型宽禁带半导体,在高压环境下,导电特性会发生显著变化:三方相仍保持半导体特性,但正交相转变为金属导电特性,表现为高电阻率的空穴导电;其对波长为0.65 μm的光有透过性,对1-8 μm的光折射率为2.7;具有近红外电光效应、光导及荧光性能,使其在红外光学元件和光电器件领域具有广泛应用[1,2]

碲化锌

在光电子学领域的应用

1 太赫兹(THz)技术应用

ZnTe晶体因其优异的电光效应,成为太赫兹技术领域中常用的太赫兹发射和探测材料[2,3]。其具有高响应均匀性和低边缘效应,适合大尺寸成像应用。通过优化生长工艺,如引入坩埚旋转加速技术(ACRT),可以显著改善ZnTe晶体的质量,减少晶体内Te夹杂相的数量并减小其尺寸,从而提高太赫兹探测性能。

2 太阳能电池应用

ZnTe在太阳能电池领域主要作为掺杂层或异质结结构材料,通过掺杂ZnTe的凝胶电解质,可将染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电转换效率大幅度提升;在CdTe太阳能电池中,ZnTe可作为背接触层材料,优化器件性能[4]

3 其他光电子学应用

ZnTe晶体对1-8 μm的光具有高透射率和稳定的光学性能,是红外窗口、透镜和光学元件的理想材料;在500 nm波长下表现出极高的光敏性,适合高灵敏度光电探测器的制备[3]

参考文献

[1]罗淼思;马子为;张宗良;王志坚;蒋良兴;贾明;刘芳洋.光电化学沉积碲化锌薄膜[J].Journal of Central South University,2022,29(9):2899-2910.

[2]陆液;王仍;杜云辰;焦翠灵;李向阳.天宫二号碲化锌晶体生长[J].空间科学学报,2018,38(2):234-238.

[3]刘柱;王友义;潘志强;王新刚;吴春艳.ZnTe:Ga/Si绿光光电探测器[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2017,40(10):1365-1369.

[4]陈红霞;庄国策.钒掺杂碲化锌团簇结构和磁性质[J].四川大学学报(自然科学版),2018,55(3):537-542.

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