退火温度对低温生长MgxZn1－xO薄膜光学性质的影响

用射频磁控溅射法在80℃衬底温度下制备出Mg_xZn_1-xO(x=0.16)薄膜，用X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)和透射谱研究了退火温度对Mg_xZn_1-xO薄膜结构和光学性质的影响.测量结果显示，Mg_xZn_1-xO薄膜为单相六角纤锌矿结构，并且具有沿c轴的择优取向；随着退火温度的升高，(002)XRD峰强度、平均晶粒尺寸和紫外PL峰强度增大，(002)XRD峰半高宽(F 关键词： xZn_1-xO薄膜')" href="#">Mg_xZn_1-xO薄膜 射频磁控溅射 退火     

射频磁控溅射法生长MgxZn1-xO薄膜的结构和光学特性

用射频磁控溅射法在80℃的衬底温度下制备出Mg_xZn_1-xO(0≤x ≤030)薄膜.x射线 衍射(XRD)结果表明，Mg_xZn_1-xO薄膜为单相六角纤锌矿结构， 没有形成任何显著 的MgO分离相，Mg_xZn_1-xO薄膜的择优取向平行于与衬底垂直的 c轴；c轴晶格常数随着Mg含量的增加逐渐减小.在Mg_xZn_1-xO薄膜的光透射谱中出现 锐利的吸收边，由透 射谱估算出Mg_xZn_1-xO薄膜的带隙宽度由332eV(x=0)线性地 增加到396eV(x=030). 关键词： xZn_1-xO薄膜')" href="#">Mg_xZn_1-xO薄膜 射频磁控溅射 Mg含量     

p型MgxZn1-xO薄膜材料的制备与光学特性

通过金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在GaAs衬底上生长出了Mg_xZn_1-xO薄膜,通过氧气气氛下的高温退火使得衬底中的As原子通过扩散作用进入薄膜形成受主,得到p型的Mg_xZn_1-xO薄膜。退火前后XPS谱中As(3d)峰的对比表明,Mg_xZn_1-xO薄膜中存在As。电学测试结果表明:退火对样品的电阻率和载流子浓度的影响很大。这是长时间的氧气退火使得氧空位数目明显减少,从而使Zn—O键数量显著增加造成的。在样品的X射线衍射(XRD)谱中,p型样品的(002)衍射峰明显弱于n型样品。而在二者的光致发光(PL)谱中,都存在着很强的近带边发射(NBE)峰和较弱的深能级发射(DLE)峰,p型样品的NBE峰明显较弱而DLE峰却很强。这些现象是由于As原子的扩散,使薄膜中产生了新的缺陷能级,导致能级间的激子复合更加复杂。稳定的p型Mg_xZn_1-xO薄膜的获得为制备Mg_xZn_1-xO同质结和发光二极管奠定了基础。     

白宝石衬底上生长的MgxZn1-xO晶体薄膜的结构和光学性能

在白宝石（sapphire）衬底上低温外延生长出了Mg_xZn_1-xO晶体薄膜.x射线衍射（XRD）及能量色散x射线（EDX）分析表明，Mg_xZn_1-xO薄膜的晶体结构依赖于薄膜中Mg的组分x，随着Mg组分的增大，Mg_xZn_1-xO薄膜的结构从与ZnO晶体一致的六方结构转变为与MgO晶体一致的立方结构.对Mg_xZn_1-xO薄膜的紫外透 关键词： 电子束蒸发反应 xZn_1-xO晶体薄膜')" href="#">Mg_xZn_1-xO晶体薄膜 结构和光学性能     

MgZnO薄膜及其量子阱和超晶格的发光特性

MgO和ZnO形成合金Mg_xZn_1-xO的带隙可以在3.3～7.9eV之间变化,在制备紫外波段光电器件方面有着广阔的应用前景.由ZnO和MgZnO交替沉积而成的ZnO/Mg_xZn_1-xO量子阱和超晶格在激光器、光探测器和其他光电器件方面也有潜在的应用价值.回顾最近几年对MgZnO薄膜材料发光特性的研究进展,介绍在不同衬底上用不同方法制备MgZnO合金薄膜的制备技术、发光特性以及发光特性与薄膜中Mg含量的关系;综述近年来在ZnO/Mg_xZn_1-xO超晶格、量子阱研究上的成果,特别介绍了ZnO/Mg_xZn_1-xO对超晶格、量子阱的发光特性、发光机理以及发光特性与势垒层镁含量、器件温度的关系.     

衬底温度对PLD法生长的Mg0.05Zn0.95O薄膜结构和发光特性的影响

用脉冲激光沉积(PLD)法在不同温度的Si(111)衬底上成功制备了c轴择优取向的Mg_005Zn_095O薄膜.通过X射线衍射(XRD)和光致发光谱(PL)研究了衬底温度对Mg_005Zn_095O薄膜结构和发光特性的影响,探讨了薄膜的结晶质量与发光特性之间的关系.结果表明,在衬底温度为450℃时生长的Mg_005Zn_095O薄膜具有很好的c轴取向和较强的光致发光峰.室温下分别用激发波长为240,300和325nm的氙灯作为激发光源得到不同样品的PL谱,分析表明紫外发光峰和紫峰来源于自由激子的复合辐射且发光强度与薄膜的结晶质量密切相关,蓝绿发光峰与氧空位有关.此外,探讨了衬底温度影响紫外光致发光峰红移和蓝移的可能机理. 关键词： 005Zn_095O薄膜')" href="#">Mg_005Zn_095O薄膜 PLD 衬底温度 光致发光     

Zn1-xMgxO和Zn1-xMnxO薄膜的制备及其发光性能

采用溶胶-凝胶技术,在Si(110)衬底上制备了Mg、Mn掺杂外延生长的Zn_1-xMg_xO和Zn_1-xMn_xO薄膜,通过XRD、AFM、PL等考察不同杂质浓度对薄膜结晶质量和发光性能的影响。结果表明:Zn_1-xMg_xO和Zn_1-xMn_xO薄膜均具有较高的T_c(002)结构系数和较为光滑、平整的表面形貌。掺杂使得薄膜的紫外发光峰向短波方向移动至365 nm左右,同时Zn_1-xMn_xO薄膜的室温可见光发射得以有效地钝化,使其近带边紫外光发射与深能级可见光发射比例高达56,极大地提高了薄膜紫外发光性能。并对掺杂薄膜紫外发光蓝移和Zn_1-xMn_xO薄膜室温可见光发射的猝灭机理进行了深入探讨,得出掺杂组分为Zn_0.85Mg_0.15O、Zn_0.97Mn_0.03O时,薄膜具有最强的紫外光发射性能。     

镁含量和热处理对Zn1-xMgxO薄膜结构和发光性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在玻璃衬底上制备了Zn_1-xMg_xO(x=0.1,0.2,0.3, 0.4,0.5,0.6,0.7)薄膜.X射线衍射谱(XRD)测试结果发现,在 0.1<x<0.3 范围内,薄膜仍然保持氧化锌六角纤锌矿结构,(002)面衍射峰位向大角度方向移动,超过0.3时出现氧化镁立方相.对镁含量为0.1,0.2,0.3薄膜的光致发光谱研究表明：紫外发光峰随镁含量的增加向短波方向移动.对于Zn_0.9Mg_0.1O薄膜,在5,5.5和6℃/min的升温速率下,升温速率越快结晶程度越好.在相同升温速率下,随着退火温度从500 ℃升高到560 ℃,样品的结晶程度变好,当退火温度达到590 ℃时,结晶质量下降. 关键词： 氧化锌 结构 禁带宽度 光致发光谱     

溶胶-凝胶法制备Zn1-xMgxO薄膜及其发光性质

采用溶胶-凝胶工艺在玻璃衬底上制备了Zn1-xMgxO(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7)薄膜。X射线衍射(XRD)谱测试结果发现:在0.10.3时出现MgO立方相。薄膜光致发光谱研究表明紫外发光峰随Mg含量的增加向短波方向移动,且随着退火温度的升高发生明显蓝移,禁带宽度增大。但是退火温度为590℃的样品较560℃样品的发光峰出现红移。     

脉冲激光沉积制备MgxNi1-xO合金薄膜的表征及光学性质研究

应用脉冲激光沉积(PLD)技术,固定脉冲激光能量密度为5 J/cm2,调节薄膜生长基底温度为300~700 ℃,制备了系列Mg_xNi_1-xO合金薄膜。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微术(AFM)等表征分析手段,详细分析了薄膜的成分及组织,研究了退火处理对样品的影响。通过UV-Vis分光光度计研究了透射光谱,结合理论计算了光学带隙宽度。结果表明:薄膜由非晶及多晶构成,紫外吸收边约为290 nm, 接近日盲波段的上限; 衬底温度为500 ℃、激光脉冲能量密度为5 J/cm2时生长的薄膜在短波部分吸收强烈,而长波部分几乎不吸收,有利于紫外探测; 退火处理改善了样品表面质量, 但不能有效拓宽光学带隙。     

m面蓝宝石上外延（110）取向立方MgZnO薄膜及其日盲紫外探测器件研究

由于在日盲紫外探测方面的应用前景,具有合适带隙的MgZnO合金半导体薄膜受到越来越多的关注。获得具有择优取向的单一相MgZnO对提升MgZnO基日盲紫外探测器性能至关重要。本文利用低压金属有机化学气相沉积（LP-MOCVD）方法在m面蓝宝石衬底上制备了一系列不同组分的Mg_xZn_1-xO薄膜。光学和结构特性测试结果表明：Zn摩尔分数达到55%的Mg_0.45Zn_0.55O薄膜依然是单一立方相,其光学带隙可以达到4.7 eV。立方岩盐结构MgZnO与m面蓝宝石衬底的外延结构关系为（110）_MgZnO‖（1010）_sapphire、[001]_MgZnO‖[1210]_sapphire和[110]_MgZnO‖[0001]_sapphire。唯一确定的面内取向有利于薄膜晶体质量的提高。基于（110）取向立方相Mg_0.45Zn_0.55O薄膜制备金属-半导体-金属（MSM）结构器件,获得了光响应峰在260 nm、光响应截止波长278 nm的日盲紫外探测器。     

Influence of Mg Composition on Optical Properties of Exciton Confinement in Strained Wurtzite ZnO/MgxZn1-xO Cylindrical Quantum Dots

Based on the effective-mass approximation and variational approach, excitonic optical properties are investigated theoretically in strained wurtzite (WZ) ZnO/Mg_xZn_1-xO cylindrical quantum dots (QDs) for four different Mg compositions: x=0.08, 0.14, 0.25, and 0.33, with considering a three-dimensional carrier confinement in QDs and a strong built-in electric field effect due to the piezoelectricity and spontaneous polarization. The ground-state exciton binding energy, the interband emission wavelength, and the radiative lifetime as functions of the QD structural parameters (height and radius) are calculated in detail. The computations are performed in the case of finite band offset. Numerical results elucidate that Mg composition has a significant influence on the exciton states and optical properties of ZnO/Mg_xZn_1-xO QDs. The ground-state exciton binding energy increases with increasing Mg composition and the increment tendency is more prominent for small height QDs. As Mg composition increases, the interband emission wavelength has a blue-shift if the dot height L<3.5 nm, but the interband emission wavelength has a red-shift when L>3.5 nm. Furthermore, the radiative lifetime increases rapidly with increasing Mg composition if the dot height L>3 nm and the increment tendency is more prominent for large height QDs. The physical reason has been analyzed in depth.     

热处理对立方相结构Mg0.57Zn0.43O合金薄膜表面和组成的影响

MgZnO合金具有可覆盖日盲紫外波段的禁带宽度和晶格匹配的单晶衬底,是理想的日盲紫外探测材料.由于MgO和ZnO分属立方相和六角相,分相问题使高质量单一相MgZnO难以获得.热处理是提高薄膜结晶质量的有效手段.利用MOCVD方法制备了单一立方相Mg0.57Zn0.43O合金薄膜,研究了薄膜的退火行为对薄膜结构和光学性能...     

MgxZn1-xO合金制备及MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

利用射频等离子体辅助的分子束外延(P-MBE)技术在c面的蓝宝石衬底上生长了具有不同Mg含量(0≤x≤0.28)的六方相MgZnO合金薄膜,研究了该系列样品Raman频移的幅度与合金组分的对应关系,为MgZnO合金中Mg含量的确定提供了新的方法。在此基础上选择具有合适带宽的MgZnO合金作为垒层,制备了MgZnO/ZnO量子阱结构。在较高的光激发密度下,观测到了发光强度随激发密度的超线性增加,并将之归因于激子-激子碰撞引起的超辐射过程。     

利用脉冲激光沉积法制备高Mg掺杂的六方相MgZnO薄膜

选用Mg0.2Zn0.8O陶瓷靶,利用脉冲激光沉积(PLD)法,在单晶Si(100)和石英衬底上生长了一系列MgZnO薄膜(MZO)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和紫外可见光透射光谱(UV-Vis)等实验手段,研究了在不同工作压强下生长的薄膜样品的晶体结构、微观形貌和光学性能的变化。结果表明:所有的薄膜样品都是单一的ZnO六方相,禁带宽度随生长压强的升高而增加,变化范围在3.83～4.05eV之间,最短吸收边接近300nm。     

Mn掺杂对ZnO薄膜结构及发光性能的影响

利用脉冲激光沉积的方法在Si衬底上生长出了c轴高度取向的Mn掺杂ZnO薄膜.X射线衍射表明所有样品都具有纤锌矿结构,没有发现其它相,随着掺杂量的增加,c轴晶格常数增大.原子力显微镜结果显示:Mn的掺杂引起了ZnO薄膜表面粗糙度的变化.由光致发光谱发现,在387 nm附近出现了由于近带边自由激子复合引起的紫外峰,还有以4...     

第一性原理的广义梯度近似+U方法的纤锌矿Zn1-xMgxO极化特性与Zn0.75Mg0.25O/ZnO 界面能带偏差研究

在纤锌矿结构Zn_1-xMg_xO/ZnO异质结构中发现了高迁移率的二维电子气(2DEG), 2DEG 的产生很可能是由于界面上存在不连续极化, 而且2DEG通常也被认为是由极化电荷产生的结果. 为了探索2DEG的形成机理及其产生的根源, 研究Zn_1-xMg_xO合金的极化特性与ZnO/Zn_1-xMg_xO超晶格的能带排列是非常必要的. 基于第一性原理广义梯度近似+U方法研究了Zn_1-xMg_xO合金的自发极化随Mg组分x的变化关系, 其中极化特性的计算采用Berry-phase方法. 由于ZnO与Zn_1-xMg_xO 面内晶格参数大小相当, ZnO 与Zn_1-xMg_xO 的界面匹配度优良, 所以ZnO/Zn_1-xMg_xO 超晶格模型较容易建立. 计算了Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO超晶格静电势的面内平均及其沿着Z(0001)方向上的宏观平均. (5+3)Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO超晶格拥有较大的尺寸, 确保远离界面的Mg_0.25Zn_0.75O与ZnO区域与块体计算情况一致. 除此之外, 基于宏观平均为能量参考, 计算得到Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO超晶格界面处价带偏差为0.26 eV, 并且导带偏差与价带偏差的比值处于合理区间, 这与近来实验上报道的结果相符. 除了ZnO在[0001]方向上产生自发极化外, 由于在ZnO中引入Mg杂质会产生应变应力, 导致Mg_xZn_1-xO层产生额外的极化值. 这样必然会在Mg_0.25Zn_0.75O/Zn界面处产生非连续极化现象, 促使单极性电荷在界面处积累, 从而在Mg_0.25Zn_0.75O/Zn超晶格中产生内在电场. 此外, 计算了Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO超晶格的能带排列, 由于价带偏差Δ E_V=0.26 eV与导带偏差ΔE_C=0.33 eV, 表明能带遵循I型排列. Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO 的这种能带排列方式足以让电子与空穴在势阱中产生禁闭作用. 2DEG在电子学与光电子学领域都有重要应用, 本文的研究结果将对Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO 界面2DEG的设计与优化中起到重要作用, 并且可以作为研究其他Mg组分的Mg_xZn_1-xO/ZnO超晶格界面电子气特性的参考依据.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响

采用反应射频磁控溅射法在 Si(100)基片上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜，研究了退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺度、应力状态、成分和发光光谱的影响，探讨了ZnO薄膜的紫外发光光谱和可见发光光谱与薄膜的微观状态之间的关系.研究结果显示,在600—1000℃退火温度范围内，退火对薄膜的织构取向的影响较小，但薄膜的应力状态和成分有比较明显的变化.室温下光致发光光谱分析发现，薄膜的近紫外光谱特征与薄膜的晶粒尺度和缺陷状态之间存在着明显的对应关系；而近紫外光谱随退火温度升高所呈现的整体峰位红移是各激子峰相对比例变 关键词： ZnO薄膜 退火 光致发光 射频反应磁控溅射 可见光发射