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相似文献
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1.
采用脉冲激光沉积法以AlN为缓冲层在Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,并测量了样品的XRD谱、SEM图和PL谱.结果表明,AlN缓冲层可以提高Si衬底上外延生长ZnO薄膜的晶体质量.改变缓冲层的生长温度(50~500 ℃)所制备样品的测量结果表明,较低温度下生长的AlN缓冲层有利于制备高质量的ZnO外延层薄膜,其中AlN缓冲层生长温度为100 ℃时外延生长ZnO薄膜晶体质量最好.  相似文献   

2.
冯丽 《发光学报》2012,33(7):785-789
研究了p型InN的光电导效应。利用分子束外延技术(MBE)法生长出高质量的InN薄膜,在此基础上利用Mg掺杂获得了p-InN。原位反射高能电子衍射(RHEED)表明样品在生长过程中保持二维生长模式,原子力显微镜(AFM)测试结果显示台阶流的生长模式。实验发现,p型InN的光电导灵敏度随温度的升高而降低。其主要原因是当温度升高时,光生载流子浓度降低和样品背景浓度升高共同造成的。  相似文献   

3.
MOCVD生长中载气H2对N掺杂ZnO性质的影响   总被引:5,自引:5,他引:0       下载免费PDF全文
采用MOCVD方法在石英衬底上生长ZnO。实验使用二乙基锌(DEZn)为锌源,N2O作为氧和氮源,H2作为载气。采用PL和Raman光谱方法对ZnO样品进行表征,结果表明H2的加入大幅度减少薄膜中碳的掺入,明显改善了薄膜的光学质量。采用N2O离化技术,可以进一步提高其带边峰的强度,抑制带内发光。XRD测量表明,生长的ZnO薄膜具有c轴择优取向。目前生长高质量N掺杂的p型ZnO薄膜是很困难的,而H2作为载气的加入明显改善了ZnO薄膜的光学性质,在生长过程中加入H2将为获得高质量N掺杂的p型ZnO薄膜提供一种途径。  相似文献   

4.
p型未掺杂富锌ZnO薄膜的形成和性能研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
以高纯ZnO为靶材,氩气为溅射气体,利用射频磁控溅射技术在石英衬底上生长出纤锌矿结构的富锌ZnO薄膜.薄膜沿(002)择优取向生长,厚约为1.2μm,呈现电绝缘特性.将溅射的ZnO薄膜在10-3Pa,510~1 000 K的温度范围等温退火1 h,室温Hall测量结果表明ZnO薄膜的导电性能经历了由绝缘—n型—p型—n型半导体的变化.XPS测试表明ZnO薄膜的Zn/O离子比随退火温度的升高而降低,但一直是富锌ZnO,说明未掺杂的富锌ZnO也可以形成p型导电.p型未掺杂富锌ZnO薄膜的形成可归因于VZn受主浓度可以克服VO和Zni本征施主的补偿效应.  相似文献   

5.
氧化锌基材料、异质结构及光电器件   总被引:6,自引:4,他引:2  
Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物半导体氧化锌(ZnO)的禁带宽度为3.37 eV,室温下激子束缚能高达60 meV,远高于室温热离化能(26 meV),是制造高效率短波长探测、发光和激光器件的理想材料。历经10年的发展,ZnO基半导体的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。本文主要介绍了以国家"973"项目(2011CB302000)研究团队为主体,在上述方面所取得的研究进展,同时概述国际相关研究,主要包括衬底级ZnO单晶的生长,ZnO薄膜的同质、异质外延,表面/界面工程,异质结电子输运性质、合金能带工程,p型掺杂薄膜的杂质调控,以及基于上述结果的探测、发光和激光器件等的研究进展。迄今为止,该团队已经实现了薄膜同质外延的二维生长、硅衬底上高质量异质外延、基于MgZnO合金薄膜的日盲紫外探测器、可重复的p型掺杂、可连续工作数十小时的同质结紫外发光管以及模式可控的异质结微纳紫外激光器件等重大成果。本文针对这些研究内容中存在的问题和困难加以剖析并探索新的研究途径,期望能对ZnO材料在未来的实际应用起到一定的促进作用。  相似文献   

6.
溶胶-凝胶法制备ZnO纳米薄膜的工艺和应用   总被引:5,自引:0,他引:5  
ZnO是一种重要的功能材料和新型的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带半导体材料.采用溶胶-凝胶(Sol-gel)工艺在Si(100)、Si(111)和c面蓝宝石衬底上成功制备出高质量的ZnO纳米薄膜,并用XRD、SEM、AFM等方法研究了薄膜的特性.首次以制备的ZnO纳米薄膜为缓冲层,在n型Si(100)衬底上采用低压化学气相沉积(LPCVD)工艺外延生长了SiC薄膜,得到了低载流子浓度、高电子迁移率和高空穴迁移率的两种SiC薄膜样品,分析了该薄膜的性能.  相似文献   

7.
采用原子层沉积技术(atomic layer deposition)在InP衬底上生长ZnO薄膜,并在不同温度下(500和700℃)进行热退火处理,将P掺杂进入ZnO,得到p型ZnO薄膜。样品的光学特性通过光致发光光谱(photoluminescence,PL)来测定,得出热退火温度是影响P扩散掺杂的重要因素,低温PL光谱中,700℃热退火1h样品的光谱展现出四个与受主相关的发射峰:3.351,3.311,3.246和3.177eV,分别来自受主束缚激子的辐射复合(A°X)、自由电子到受主的发射(FA)、施主受主对的发射(DAP)以及施主受主对的第一纵向声子伴线(DAP-1LO),计算得到受主束缚能为122meV,与理论计算结果一致。通过热扩散方式实现了ZnO薄膜的p型掺杂,解决了制约ZnO基光电器件发展的主要问题,对ZnO基半导体材料及其光电器件的发展有重要意义。  相似文献   

8.
氧化锌基材料、异质结构及光电器件   总被引:3,自引:3,他引:0  
Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物半导体氧化锌(ZnO)的禁带宽度为3.37 eV,室温下激子束缚能高达60 meV,远高于室温热离化能(26 meV),是制造高效率短波长探测、发光和激光器件的理想材料。历经10年的发展,ZnO基半导体的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。本文主要介绍了以国家“973”项目(2011CB302000)研究团队为主体,在上述方面所取得的研究进展,同时概述国际相关研究,主要包括衬底级ZnO单晶的生长,ZnO薄膜的同质、异质外延,表面/界面工程,异质结电子输运性质、合金能带工程,p型掺杂薄膜的杂质调控,以及基于上述结果的探测、发光和激光器件等的研究进展。迄今为止,该团队已经实现了薄膜同质外延的二维生长、硅衬底上高质量异质外延、基于MgZnO合金薄膜的日盲紫外探测器、可重复的p型掺杂、可连续工作数十小时的同质结紫外发光管以及模式可控的异质结微纳紫外激光器件等重大成果。本文针对这些研究内容中存在的问题和困难加以剖析并探索新的研究途径,期望能对ZnO材料在未来的实际应用起到一定的促进作用。  相似文献   

9.
利用分子束外延设备在蓝宝石衬底上生长了B/N共掺的p型ZnO薄膜,对比了B/N共掺和N单掺杂样品的物理学性能。通过X射线光电子能谱测试证明了在薄膜中存在有B和B-N键。B/N共掺样品的空穴浓度比单一N掺杂样品高近两个量级。且ZnO:(B,N)薄膜在两年多的时间内一直显示稳定的p型电导。这是由于B-N键的存在提高了N在ZnO薄膜中的固溶度,且B-N键之间强的键能和B占据Zn位所表现的弱施主特性不会带来强的施主补偿效应,说明B是N掺杂ZnO薄膜的一种良好的共掺元素。  相似文献   

10.
LP-MOCVD异质外延ZnO薄膜中的应力及对缺陷的影响   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
利用低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)在Si基片上外延生长ZnO薄膜,制备了两类样品 :一类是在Si上直接外延ZnO,另一类是在Si上通过SiC过渡层来外延ZnO.根据两类样品的拉 曼光谱、x射线衍射、原子力显微图和光致发光的结果,表明ZnO外延薄膜中的张应力对薄膜 的结晶状况有着重要的影响,使用SiC过渡层能够有效缓解ZnO薄膜中的张应力,减小缺陷浓 度,提高ZnO外延层的质量;然后根据缺陷的形成机制进一步提出,对于ZnO/Si,其中较大 的张应力导致了高浓度的非辐射复合缺陷的形成,使得样品的紫外和绿峰的发射强度均大大 降低;对于ZnO/SiC/Si,其中较小的张应力导致ZnO薄膜中主要形成氧替位缺陷OZn,从而使发光中的绿峰增强. 关键词: ZnO薄膜 应力 缺陷 拉曼光谱  相似文献   

11.
用脉冲激光沉积(PLD)技术制备了ZnO/SiC/Si和 ZnO/Si薄膜并制成了紫外探测器。利用X射线衍射(XRD),光致发光(PL)谱,I-V曲线和光电响应谱对薄膜的结构和光电性能进行了研究。实验结果表明:SiC缓冲层改善了ZnO薄膜的结晶质量和光电性能,其原因可能是SiC作为柔性衬底能够减少ZnO与Si 之间大的晶格失配和热失配导致的界面缺陷和界面态。  相似文献   

12.
A zinc oxide thin film in cubic crystalline phase, which is usually prepared under high pressure, has been grown on the Mg O(001) substrate by a three-step growth using plasma-assisted molecular beam epitaxy. The cubic structure is confirmed by in-situ reflection high energy electron diffraction measurements and simulations. The x-ray photoelectron spectroscopy reveals that the outer-layer surface of the film(less than 5 nm thick) is of ZnO phase while the buffer layer above the substrate is of ZnMgO phase, which is further confirmed by the band edge transmissions at the wavelengths of about 390 nm and 280 nm, respectively. The x-ray diffraction exhibits no peaks related to wurtzite ZnO phase in the film. The cubic ZnO film is presumably considered to be of the rock-salt phase. This work suggests that the metastable cubic ZnO films, which are of applicational interest for p-type doping, can be epitaxially grown on the rock-salt substrates without the usually needed high pressure conditions.  相似文献   

13.
通过脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上沉积一层高质量的ZnO籽晶层,在籽晶层上进一步采用超声喷雾热分解(USP)法生长ZnO薄膜,研究了籽晶层对ZnO薄膜结晶质量和ZnO/Si异质结光电特性的影响。研究结果表明,在籽晶层的诱导作用下,USP法生长ZnO薄膜由多取向结构变为(002)单一取向,结晶性能得到了显著改善;籽晶层上生长的薄膜呈现出垂直于衬底生长的柱状晶结构,微观结构更加致密。通过研究紫外光照前后ZnO/Si异质结的整流特性,发现引入籽晶层后,反向偏压下异质结的光电响应显著增加,并且在开路状态下出现明显的光伏效应。  相似文献   

14.
Polycrystalline GaN thin films have been deposited epitaxially on a ZnO-buffered (111)-oriented Si substrate by molecular beam epitaxy. The microstructural and compositional characteristics of the films were studied by analytical transmission electron microscopy (TEM). A SiO(2) amorphous layer about 3.5 nm in thickness between the Si/ZnO interface has been identified by means of spatially resolved electron energy loss spectroscopy. Cross-sectional and plan-view TEM investigations reveal (GaN/ZnO/SiO(2)/Si) layers exhibiting definite a crystallographic relationship: [111](Si)//[111](ZnO)//[0001](GaN) along the epitaxy direction. GaN films are polycrystalline with nanoscale grains ( approximately 100 nm in size) grown along [0001] direction with about 20 degrees between the (1l00) planes of adjacent grains. A three-dimensional growth mode for the buffer layer and the film is proposed to explain the formation of the as-grown polycrystalline GaN films and the functionality of the buffer layer.  相似文献   

15.
ZnO films have been grown by a sol-gel process on Si (1 1 1) substrates with and without SiC buffer layers. The influence of SiC buffer layer on the optical properties of ZnO films grown on Si (1 1 1) substrates was investigated. The intensity of the E2 (high) phonon peak in the micro-Raman spectrum of ZnO film with the SiC buffer layer is stronger than that of the sample without the SiC buffer layer, and the breadth of E2 (high) phonon peak of ZnO film with the SiC buffer layer is narrower than that of the sample without the SiC buffer layer. These results indicated that the crystalline quality of the sample with the SiC buffer layer is better than that of the sample without the SiC buffer layer. In photoluminescence spectra, the intensity of free exciton emission from ZnO films with the SiC buffer was much stronger than that from ZnO film without the SiC buffer layer, while the intensity of deep level emission from sample with the SiC buffer layer was about half of that of sample without the SiC buffer layer. The results indicate the SiC buffer layer improves optical qualities of ZnO films on Si (1 1 1) substrates.  相似文献   

16.
《Physics letters. A》2006,355(3):228-232
We have fabricated a multiply layer SiC/ZnO on Si substrates using the RF-magnetron sputtering technique with the targets of a single crystalline SiC and a polycrystalline ZnO. The as-deposited films were annealed in the temperature range of 600–1000 °C under nitrogen ambient. We have observed a strong ultraviolet (UV) emission (370 nm) from the as-deposited SiC/ZnO film and an intense violet emission (412 nm) from the film annealed at high temperature (1000 °C) under nitrogen ambient. The SiC film quality and the PL intensities are considered to be strongly dependent on the crystalline quality of the ZnO buffer layer. With the increase of the annealing temperature, the crystalline quality of the ZnO buffer layer is improved, resulting in the improvement of the SiC film quality and the increase of the PL intensities. The thin films have been characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) to provide the evidences of photoluminescence (PL). We suggest that the UV emission could be attributed to the nanocrystal silicon particles, that the 395 nm band is related to ZnO buffer layer and has a great relation to the crystalline quality of the ZnO film, and that the violet emission is associated with the emission luminescence from 6H-SiC, which bears on the SiC film quality. The obtained results are expected to have important applications in modern optoelectronic devices.  相似文献   

17.
李万俊  方亮  秦国平  阮海波  孔春阳  郑继  卞萍  徐庆  吴芳 《物理学报》2013,62(16):167701-167701
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag-N共掺杂ZnO体 系以及间隙N和间隙H掺杂p型ZnO: (Ag, N)体系的缺陷形成能和离化能进行了研究. 结果表明, 在AgZn和NO所形成的众多受主复合体中, AgZn-NO受主对不仅具有较低的缺陷形成能同时其离化能也相对较小, 因此, AgZn-NO受主对的形成是Ag-N共掺ZnO体系实现p型导电的主要原因. 研究发现, 当ZnO: (Ag, N)体系有额外间隙N原子存在时, AgZn-NO受主对容易与Ni形成AgZn-(N2)m O施主型缺陷, 该施主缺陷的形成降低了Ag-N共掺ZnO的掺杂效率因而不利于p型导电. 当间隙H引入到ZnO: (Ag, N)体系时, Hi易与AgZn-NO受主对形成 受主-施主-受主复合结构(AgZn-Hi-NO), 此复合体的形成不仅提高了AgZn-NO受主对在ZnO中的固溶度, 同时还能使其受主能级变得更浅而有利于p型导电. 因此, H辅助Ag-N共掺ZnO可能是一种有效的p型掺杂手段. 关键词: p型ZnO 缺陷形成能 受主离化能 第一性原理  相似文献   

18.
Si(001)衬底上闪锌矿ZnO的制备与分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
采用分子束外延方法在室温下于Si(001)表面上生长ZnO材料。实验发现:样品为闪锌矿和六角结构的ZnO混合多晶薄膜,其表面分布着一系列具一定取向的近似长方形的纳米台柱结构。在不同参数的高温退火后,这些梯形台柱将变小,形成梯形纳米环,或分解为较小的纳米柱及其团簇结构等。分析表明:ZnO混合多晶薄膜的形成,以及表面纳米台柱的演变,与Si(001)衬底、较低温的生长温度及热效应等因素相关联。  相似文献   

19.
利用反应射频磁控溅射技术,采用两步生长方法制备了ZnO薄膜,探讨了基片刻蚀时间和低温过渡层沉积时间对ZnO薄膜生长行为的影响.研究结果表明,低温ZnO过渡层的沉积时间所导致的薄膜表面形貌的变化与过渡层在Si(001)表面的覆盖度有关.当低温过渡层尚未完全覆盖基片表面时,ZnO薄膜的表面岛尺度较小、表面粗糙度较大,薄膜应力较大;当低温过渡层完全覆盖Si(001)基片后,ZnO薄膜的表面岛尺度较大、表面粗糙度较小,薄膜应力较小.基片刻蚀时间对薄膜表面形貌的影响与低温过渡层的成核密度有关.随着刻蚀时间的增加,ZnO薄膜的表面粗糙度逐渐下降,表面形貌自仿射结构的关联长度逐渐减小. 关键词: ZnO薄膜 反应射频磁控溅射 两步生长 形貌分析  相似文献   

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