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相似文献
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1.
RF溅射钕掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性   总被引:3,自引:2,他引:1       下载免费PDF全文
通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜。应用XRD分析了ZnO:Nd薄膜的晶格结构,通过AFM观察了ZnO:Nd薄膜的表面形貌。结果表明,Nd掺入了ZnO晶格中,由于Nd原子半径大于Zn原子半径,Nd以替位原子的形式存在于ZnO晶格中。ZnO:Nd薄膜为纳米多晶薄膜,表面形貌粗糙。ZnO:Nd薄膜的室温光致发光谱表明,相同条件下制备的未掺杂ZnO薄膜和Nd掺杂ZnO薄膜都出现了395nm的强紫光带和495nm的弱绿光带。我们认为,紫光发射峰窄而锐且强度远大于绿光峰,源于薄膜中激子复合;绿光峰强度较弱,源于薄膜中的氧空位(VO)及氧反位锌缺陷(OZn)。Nd掺杂没有影响ZnO:Nd薄膜的PL谱的发射峰的峰位。由于Nd3 离子电荷数与Zn2 离子电荷数不相等,为了保持ZnO薄膜的电中性,间隙锌(VZn)可以作为Nd替位补偿性的受主杂质而存在,影响ZnO薄膜的激子浓度。同时,Nd掺入使ZnO的晶格畸变缺陷浓度改变增强,因而发射峰的强度随Nd掺杂浓度不同而变化。  相似文献   

2.
利用激光脉冲沉积(PLD)技术在(302)γ-LIAlO2衬底上成功生长了非极性的a面(1120)ZnO薄膜,光致发光谱(P1)带边发射峰半峰宽仅为115 meV.研究了非极性ZnO薄膜光谱特性的面内各向异性,发现随着入射光偏振方向改变,在偏振透射光谱上,吸收边移动了20 meV,这与A、B激子和C激子的能量差一致;而在拉曼光谱上,激发光偏振方向的改变导致E2模式的强度发生明显改变.  相似文献   

3.
脉冲激光沉积方法制备ZnO薄膜生长参量对发光特性的影响   总被引:4,自引:3,他引:1  
王兆阳  胡礼中  赵杰  孙捷  王志俊 《光学学报》2005,25(10):371-1374
用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜。以325nmHe-Cd激光器为光源对薄膜进行了荧光光谱分析,用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的结构和形貌进行了分析。脉冲激光沉积方法的主要生长参量为氧压、激光重复频率、生长温度和激光能量。通过控制这些参量变量,研究了这些参量对ZnO薄膜发光特性的影响,得到了用于紫外发光的ZnO薄膜生长的优化条件:发现在温度为650℃左右、氧压50Pa左右、频率5Hz左右的范围内能得到半峰全宽较窄,强度较大的紫外发光峰。分析认为紫外峰主要是由激子辐射复合发光形成的,绿光带主要和Ozn的存在密切相关,氧空位是蓝光发射的重要原因。  相似文献   

4.
高质量纳米ZnO薄膜的光致发光特性研究   总被引:7,自引:4,他引:3       下载免费PDF全文
报道了利用低压-金属有机物化学气相沉积技术生长纳米ZnS薄膜,然后,将ZnS薄膜在氧气中于800℃温度下进行热氧化制备高质量纳米ZnO薄膜.x射线衍射结果表明,纳米ZnO薄膜具有六角纤锌矿多晶结构.室温下观察到一束强的紫外(3.26 eV) 光致发光和很弱的深能级发射.根据激子峰的半高宽度与温度的关系确定了激子-纵向光学声子(LO)的耦合强度(ГLO).由于量子限域效应使ГLO减少较多. 关键词: 光致发光 热氧化 激子 纳米ZnO薄膜  相似文献   

5.
磁控溅射制备ZnO薄膜的受激发射特性的研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
用射频磁控反应溅射法在二氧化硅衬底上制备ZnO薄膜。得到了在不同温度下ZnO薄膜的吸收与光致发光。观测到了纵光学波 (LO)声子吸收峰与自由激子吸收峰 ;室温 (30 0K)下 ,PL谱中仅有自由激子发光峰。这些结果证实了ZnO薄膜具有较高的质量。探讨了变温ZnO薄膜的发光特性。研究了ZnO薄膜的受激发射特性。  相似文献   

6.
ZnO薄膜受激发射特性的研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
氧化锌薄膜因其大的激子结合能和强的光发射、激光阈值低和能在高温下工作等优点而成为制备短波长激光、发光二极管等光电子器件的有希望材料。采用激光分子束外延 (L MBE)方法制备了ZnO薄膜。在室温下 ,测量了样品的吸收光谱 ,以及不同光泵浦强度下的发射光谱。从光谱图中可以看出该材料有很好的质量。研究了ZnO薄膜的受激发射特性及机理 ;测量了发射光强与泵浦光强之间的关系 ;比较了较高激发密度下的受激发射、自发发射和激光脉冲的时间特性 ,这些都证实了该发射是受激发射。  相似文献   

7.
ZnO薄膜的激光辐照效应研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
赵艳  蒋毅坚 《中国物理 B》2010,19(4):2679-2684
研究了KrF准分子激光辐照对ZnO薄膜的本征缺陷.紫外(UV)发光以及表面形貌的影响,并对室温下ZnO的UV发射机理进行了详细探讨.结果表明激光辐照打断了薄膜内Zn—O键,氧空位(锌填隙)增多,导致表面电阻率下降,载流子浓度升高,调节激光辐照能量密度,可在较大范围内调控ZnO薄膜中的施主缺陷浓度;同时在激光热效应作用下,薄膜晶粒熔融长大,表面粗糙度大大降低;室温下ZnO薄膜的UV发光包括自由激子复合发光(FX)及其声子伴线(FX-LO),缺陷浓度决定了FX与FX-LO的相对强度比,进而影响UV发射峰的强度以及位置.因此,激光辐照可以快速、有效地对ZnO薄膜内的缺陷浓度进行调控,从而控制其室温下的UV发射强度,这对于提高ZnO基光电器件的性能具有重要意义.  相似文献   

8.
赵艳  蒋毅坚 《物理学报》2010,59(4):2679-2684
研究了KrF准分子激光辐照对ZnO薄膜的本征缺陷.紫外(UV)发光以及表面形貌的影响,并对室温下ZnO的UV发射机理进行了详细探讨.结果表明激光辐照打断了薄膜内Zn—O键,氧空位(锌填隙)增多,导致表面电阻率下降,载流子浓度升高,调节激光辐照能量密度,可在较大范围内调控ZnO薄膜中的施主缺陷浓度;同时在激光热效应作用下,薄膜晶粒熔融长大,表面粗糙度大大降低;室温下ZnO薄膜的UV发光包括自由激子复合发光(FX)及其声子伴线(FX-LO),缺陷浓度决定了FX与FX-LO的相对强度比,进而影响UV发射峰的强度以及位置.因此,激光辐照可以快速、有效地对ZnO薄膜内的缺陷浓度进行调控,从而控制其室温下的UV发射强度,这对于提高ZnO基光电器件的性能具有重要意义. 关键词: ZnO薄膜 激光辐照 紫外发光 缺陷浓度  相似文献   

9.
退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响   总被引:16,自引:0,他引:16       下载免费PDF全文
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  相似文献   

10.
通过热氧化氟化锌(ZnF2)薄膜的方法制备出氟掺杂的多晶ZnO薄膜,ZnF2薄膜是利用电子束蒸发方法沉积在Si(100)衬底得到的。利用X射线衍射和X射线电子能谱研究了ZnF2薄膜向ZnO的转变过程。实验结果表明,在400℃退火30min的条件下能够获得六方纤锌矿结构的ZnO:F薄膜。对ZnO:F薄膜的室温光致发光谱可以观察到位于379nm、半峰全宽为73meV的紫外发射峰,而相应于缺陷的深能级发射则完全猝灭。表明ZnO中残留的F能够有效地增强激子的发光,同时使缺陷发光强度明显降低。对F掺杂对ZnO的发光性能的影响进行了讨论。  相似文献   

11.
The optical properties of both the annealed and as-deposited ZnO thin films by radio frequency (RF)magnetron sputtering on SiO2 substrates were studied. In the annealed films, two pronounced well defined exciton absorption peaks for the A and B excitons were obtained in the absorption spectra, a strong free exciton emission without deep-level emissions was observed in the photoluminescence (PL) spectra at room temperature. It was found that annealing the films in oxygen dramatically improved the optical properties and the quality of the films.  相似文献   

12.
采用溶胶-凝胶技术在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜和ZnO-SiO2复合膜.原子力显微镜照片显示ZnO薄膜具有球状纳米晶粒;可见光-紫外透射光谱表明ZnO-SiO2复合膜在可见光区的透过率大约是85%,透过率从330 nm开始下降,到290 nm附近降为零.由于量子效应,吸收边出现明显的蓝移.在室温下用不同波长的光激发ZnO-SiO2复合膜,光致发光谱显示ZnO-SiO2复合膜对应于激子发射的290 nm附近的紫外发光峰与透射谱所显示的吸收边位置一致,没有出现斯托克斯红移.同时,ZnO-SiO2复合膜出现了双光子和三光子吸收现象和上转换发光现象. 关键词: 2')" href="#">ZnO-SiO2 量子效应 双光子和三光子吸收 上转换发光  相似文献   

13.
纳米ZnO薄膜的激子光致发光特性   总被引:3,自引:2,他引:1  
报道了纳米ZnO薄膜激子光致发光(PL)与温度的关系。首先利用低压金属有机化学气相沉积(LPMOCVD)技术生长ZnS薄膜,然后将ZnS薄膜在氧气中于800℃下热氧化2h获得纳米ZnO薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明,纳米ZnO薄膜具有六角纤锌矿多晶结构且具有择优(002)取向。室温下观察到一束强的紫外(326eV)光致发光(PL)和很弱的深能级(DL)发射。根据激子峰的半高宽(FWHM)与温度的关系,确定了激子纵向光学声子(LO)的耦合强度(ГLO)。  相似文献   

14.
The paper presents the photoluminescence investigation of zinc oxide thin films. A high quality ZnO films fabricated by dip-coating (sol–gel) method were grown on quartz wafers. The films with different thickness (number of layers) were annealed at different temperatures after the preparation process. It was found that high quality, transparent ZnO thin films could be produced on quartz substrates at relatively low annealing temperature (450–550  $^{\circ }\mathrm{C}$ ). The dependence of the ZnO thin film quality was studied by X-ray diffraction and atomic force microscopy techniques. Optical properties were investigated by classic and time-resolved photoluminescence (TRPL) measurements. Photoluminescence spectra allowed us to estimate energy of the free excitons, bond excitons and their longitudinal optical (LO) phonon replicas as a function of the annealing temperature. An innovative TRPL technique let us precisely measure the decay time of the free- and bond excitons’ in the real time. TRPL measurements as a function of temperature reveal a biexponential decay behavior with typical free/bound exciton decay constants of 970/5310 ps for the as-grown sample and 1380/5980 ps after annealing process. Presented spectra confirm high structural and optical quality of investigated films. We proved that the thermal treatment improve both optical and structural quality and extend the photoluminescence’s lifetimes. The obtained experimental results are important for identification of exciton’s peaks and their LO phonon replicas for the investigated ZnO films.  相似文献   

15.
Nanocrystalline zinc oxide (ZnO) thin films have been deposited by spin-coating polymeric precursors synthesized by the citrate precursor route using ethylene glycol and citric acid as chelating agents. The ZnO thin films were annealed in air at different temperatures for 10 min. The films were characterized by different structural and optical techniques, including X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), optical transmission spectroscopy, and photoluminescence (PL). The thermal decomposition of polymeric precursor was studied by thermogravimetric analysis (TGA). XRD analysis with grazing incidence and rocking curves indicate that the ZnO films are polycrystalline with preferential orientation along the c-axis direction with a full-width at half-maximum (FWHM) of 0.31° for 600 °C-annealed samples. On annealing, the texturing in films increased along with a decrease in FWHM. AFM micrographs illustrate that the ZnO films are crack-free with well-dispersed homogeneous and uniformly distributed spherical morphology. The synthesized ZnO thin films have transparency >85% in the visible region exhibiting band edge at 375 nm, which becomes sharper with anneal. Room temperature PL spectra of these films show strong ultraviolet (UV) emission around 392 nm with an increase in intensity with annealing temperature, attributed to grain growth. Deconvolution of the PL spectra reveals that there is coupling of free excitons with higher orders of longitudinal optical (LO) phonon replicas leading to a broad asymmetric near-band-edge peak.  相似文献   

16.
纳米ZnO薄膜可见发射机制研究   总被引:12,自引:5,他引:7  
宋国利  孙凯霞 《光子学报》2006,35(3):389-393
利用溶胶-凝胶法 (Sol-Gel)制备了纳米ZnO薄膜,获得了高强的近紫外发射室温下测量了样品的光致发光谱(PL )、吸收谱(ABS)、X射线衍射谱(XRD).X射线衍射(XRD)的结果表明:纳米ZnO薄膜呈多晶态,具有六角纤锌矿结构和良好的C轴取向;发现随退火温度升高,(002)衍射峰强度显著增强,衍射峰的半高宽(FWHM)减小、纳米颗粒的粒径增大.由吸收谱(ABS)给出了样品室温下带隙宽度为3.30 eV.在PL谱中观察到二个荧光发射带,一个是中心波长位于392 nm附近强而尖的紫带,另一个是519 nm附近弱而宽的绿带研究了不同退火温度样品的光致发光峰值强度的变化关系,发现随退火温度升高,紫带峰值强度增强、绿带峰值强度减弱,均近似呈线性变化.证实了纳米ZnO薄膜绿光发射主要来自氧空位(Vo)形成的浅施主能级与锌空位(VZn)形成的浅受主能级之间的复合,或氧空位(Vo)形成的深施主能级上的电子至价带顶的跃迁;紫带来自于导带中的电子与价带中的空位形成的激子复合.  相似文献   

17.
Undoped and Mg-doped ZnO thin films were deposited on Si(1 0 0) and quartz substrates by the sol-gel method. The thin films were annealed at 873 K for 60 min. Microstructure, surface topography and optical properties of the thin films have been measured by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscope (AFM), UV-vis spectrophotometer, and fluorophotometer (FL), respectively. The XRD results show that the polycrystalline with hexagonal wurtzite structure are observed for the ZnO thin film with Mg:Zn = 0.0, 0.02, and 0.04, while a secondary phase of MgO is evolved for the thin film with Mg:Zn = 0.08. The ZnO:Mg-2% thin film exhibits high c-axis preferred orientation. AFM studies reveal that rms roughness of the thin films changes from 7.89 nm to 16.9 nm with increasing Mg concentrations. PL spectra show that the UV-violet emission band around 386-402 nm and the blue emission peak about 460 nm are observed. The optical band gap calculated from absorption spectra and the resistivity of the ZnO thin films increase with increasing Mg concentration. In addition, the effects of Mg concentrations on microstructure, surface topography, PL spectra and electrical properties are discussed.  相似文献   

18.
用等离子体源辅助分子束外延(P-MBE)方法在蓝宝石(0001)面上生长出了高质量的ZnO薄膜,并对其结构和发光特性进行了研究。在XRD中只观察到ZnO薄膜的(0002)衍射峰,其半高宽(FWHM)值为0.18°;而在共振Raman散射光谱中观测到1LO(579 cm-1 )和2LO(1 152 cm-1 )两个峰位,这些结果表明ZnO薄膜具有单一c轴取向和高质量的纤维锌矿晶体结构。在吸收光谱中观测到自由激子吸收和激子-LO声子吸收峰,这表明在ZnO薄膜中激子稳定的存在于室温,并且两峰之间能量间隔为71.2 meV,与文献上报道的ZnO纵向光学声子能量(71 meV)相符。室温下在光致发光光谱(PL)中仅观测到位于376 nm处的自由激子发光峰,而没有观测到与缺陷相关的深能级发射峰,表明ZnO薄膜具有较高的质量和低的缺陷密度。  相似文献   

19.
采用溶胶-凝胶法在n-Si(100)衬底上制备ZnO薄膜并从三个方面对其研究。X射线衍射结果表明,在含氧气氛中退火的ZnO薄膜为多晶六角纤锌矿结构,有明显的c轴择优结晶取向;退火时间的长短和温度的高低对结晶取向性和粒径均有较大影响,通过进一步的研究发现最佳处理温度在500℃左右。用扫描电子显微镜观察样品的表面和侧面形貌,晶体的生长比较均匀,粒径平均在70~160nm范围内,与XRD测量结果相一致。室温下ZnO胶体的光致发光谱表明,随着胶体老化时间的延长,胶体的紫外峰位发生了蓝移。室温下ZnO薄膜的光致发光谱表明,紫外部分的发光峰位在365,390nm,发光强度较强;在可见光区的发光强度相对较弱,但是还没有被氧完全抑制掉。  相似文献   

20.
用RF-MBE在蓝宝石(0001)衬底上引入MgO和低温ZnO双缓冲层生长了ZnO薄膜,并制备了声表面波器件。在ZnO薄膜中,仅观测到(0002)面的XRD,且衍射峰增强,半高宽减小,表明ZnO薄膜c轴取向性更好,晶体结构更优。室温下自由激子吸收峰更尖锐和吸收边更陡峭以及仅观测到自由激子发光,且发光线宽变窄、发光强度变大,表明ZnO薄膜缺陷密度减小,薄膜质量提高。测得该ZnO压电薄膜的电阻率高达4×107 Ω·cm,其声表面波的速度高达5 010 m/s。  相似文献   

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