Zinc Magnesium Oxide: from Material Properties to UV Detection Applications

ZHU Yongxue; CHENG Zhen; LIU Kewei; SHEN Dezhen

doi:10.37188/CJL.20240307

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Zinc Magnesium Oxide: from Material Properties to UV Detection Applications

Invited Paper | 更新时间：2025-04-21

- Zinc Magnesium Oxide: from Material Properties to UV Detection Applications
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 46, Issue 4, Pages: 565-581(2025)
- 作者机构：
  
  1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，特种发光科学与技术全国重点实验室，吉林长春 130033
  2.中国科学院大学材料科学与光电工程研究中心，北京 100049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(12304111;12304112;62074148;11727902;12204474);the National Ten Thousand Talent Program for Young Top-notch Talents;The Key Research and Development Program of Changchun City(21ZY05);Jilin Province Young and Middle-Aged Science and Technology Innovation Leaders and Team Project(20220508153RC);Jilin Province Science Fund(20220101053JC;20210101145JC)
- DOI：10.37188/CJL.20240307
  CLC： O482.31
- CSTR：32170. 14. CJL. 20240307
- Received：25 November 2024，
  
  Revised：13 December 2024，
  
  Published：25 April 2025
- 稿件说明：
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朱勇学,程祯,刘可为等.氧锌镁：从材料特性到紫外探测应用[J].发光学报,2025,46(04):565-581.

ZHU Yongxue,CHENG Zhen,LIU Kewei,et al.Zinc Magnesium Oxide: from Material Properties to UV Detection Applications[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(04):565-581.
朱勇学,程祯,刘可为等.氧锌镁：从材料特性到紫外探测应用[J].发光学报,2025,46(04):565-581. DOI： 10.37188/CJL.20240307. CSTR： 32170. 14. CJL. 20240307.

ZHU Yongxue,CHENG Zhen,LIU Kewei,et al.Zinc Magnesium Oxide: from Material Properties to UV Detection Applications[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(04):565-581. DOI： 10.37188/CJL.20240307. CSTR： 32170. 14. CJL. 20240307.

摘要

氧锌镁（ZnMgO）是由宽禁带半导体材料氧化锌（ZnO）和氧化镁（MgO）构成的三元合金，作为直接带隙宽禁带半导体，其禁带宽度理论上可在ZnO的3.37 eV和MgO的7.8 eV之间连续可调，并且具有纳米结构丰富、制备温度低、抗辐射能力强、稳定性高等特性，是一种优异的紫外光电探测材料。更为有趣的是，除了上述优点外，ZnMgO还具备压电性、热释电性和铁电性等丰富的物理性质，为其紫外探测器的应用拓展提供了新的可能，相关研究也成为近年来紫外探测领域的研究热点。鉴于此，本文全面综述了ZnMgO丰富的材料特性，重点介绍和讨论了能带工程、铁电/热释电/压电极化、低维结构等在其紫外探测器件的结构设计、性能调控和应用发展等方面的研究进展。

Abstract

Zinc magnesium oxide （ZnMgO）， a ternary alloy constituted of wide bandgap semiconductor materials zinc oxide （ZnO） and magnesium oxide （MgO）. As a direct bandgap semiconductor， theoretically， its bandgap width can be continuously tuned between 3.37 eV of ZnO and 7.8 eV of MgO. It possesses numerous properties such as abundant nanostructures， low preparation temperature， strong radiation resistance， and high stability， making it an excellent detection material for ultraviolet photodetectors. Moreover， apart from the aforementioned advantages， ZnMgO also exhibits rich physical properties such as piezoelectricity， pyroelectricity， and ferroelectricity， which provide new possibilities for the expansion of the applications in ultraviolet detectors. Consequently， related research has become a hotspot in the field of ultraviolet detection in recent years. In view of this， this thesis comprehensively reviews the material properties of ZnMgO， focusing on the research progress in bandgap engineering， ferroelectric/pyroelectric/piezoelectric polarization， and low-dimensional structures in the structural design， performance regulation， and application development of its ultraviolet detection devices.

关键词

Keywords

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