声表面波器件用〈110〉取向ZnO薄膜的MOCVD生长

Zn O是具有纤锌矿晶体结构的多功能半导体材料 ,它具有 3 .3 7e V的禁带宽度和高达 60 me V的激子束缚能 ,是很有希望的紫外发光材料 .由于具有 c轴的择优取向性 ,因此目前人们的注意力主要集中在对 c轴取向 Zn O薄膜的特性研究上 [1～ 3] .但其它取向的 Zn O薄膜也可在某些衬底的特定面上 ,通过特定的条件进行生长 ,如〈1 1 0〉取向的 Zn O薄膜可在特定的条件下生长在蓝宝石 R面衬底上[4～ 7] .由于 (1 1 0 )面的 Zn O薄膜具有一些 c轴取向薄膜所不具备或无法比拟的特性 ,如 :机电耦合系数高达6% (C面薄膜的机电耦合系数却不足 1 % )…     

MOCVD法生长ZnO薄膜的结构及光学特性

采用MOCVD方法在c Al2 O3衬底上生长出了具有单一c轴取向的ZnO薄膜 ,采用X射线衍射 (XRD)、Raman散射、X射线光电子能谱 (XPS)及光致发光 (PL)谱等方法对ZnO薄膜的结构及光学特性进行分析测试。XRD分析只观察到ZnO薄膜 (0 0 0 2 )衍射峰 ,其FWHM数值为 0 1 84°。Raman散射谱中 ,4 35 32cm- 1 处喇曼峰为ZnO的E2 (high)振动模 ,A1 (LO)振动模位于 5 75 32cm- 1 处。XPS分析表明 :ZnO薄膜表面易吸附游离态氧 ,刻蚀后ZnO薄膜O1s光电子能谱峰位于 5 30 2eV ,更接近Zn—O键中O1s电子结合能 (5 30 4eV)。PL谱中 ,在3 2 8eV处观察到了自由激子发射峰 ,而深能级跃迁峰位于 2 5 5eV ,二者峰强比值为 4 0∶1 ,表明生长的ZnO薄膜具有较高的光学质量     

ZnO薄膜的光抽运紫外激射

采用等离子体增强MOCVD方法生长出高质量的ZnO薄膜,并观察到了ZnO薄膜的光抽运紫外激射现象。在不同激发强度下进行了光荧光谱测量,发现紫外发光强度随着激发光强度的增加呈直线增强,证明此紫外发光峰来源于带边自由激子辐射复合。激发的激光器为3倍频YAG激光器,脉宽15ps,每秒10个脉冲。抽运光达到样品的光斑直径约为25μm,激射阈值为0．28μJ,利用光纤连接到CCD来探测接收激射光。在385～390nm之间的激射峰,其半峰全宽为0．03nm。所观察到的激射没有固定的方向,也就是说是往各个方向发射的。对于ZnO薄膜,由于我们并没有制作通常激光器的谐振腔,激射是通过晶粒强烈的散射导致的自形成谐振腔所产生的。     

ZnO基紫外探测器的制作与研究

利用新型的等离子体辅助金属有机化学气相沉积(P-MOCVD)系统在蓝宝石、硅等衬底上生长出具有单一c轴取向、高阻的ZnO薄膜,利用添加的等离子体发生装置,进行氮掺杂获得高阻ZnO薄膜。利用ZnO的宽禁带与高光电导特性,结合MSM(金属-半导体-金属)结构器件响应度高、速度快、随偏压变化小、工艺简单、易于单片集成等优点,制作了ZnO基紫外探测器,器件规格为80 μm×100μm,电极为叉指式电极。测试中采用500 W的氙灯做测试光源,探测器的Ⅰ-Ⅴ特性曲线显示;正向偏压下探测器的暗电流及光照电流与外加偏压呈线性增长。不同波长下的响应曲线显示:探测器对紫外波段有响应,响应峰值在375nm附近。     

MOCVD法生长SAWF用ZnO/Diamond/Si多层结构

使用等离子体辅助MOCVD系统在金刚石,硅衬底上成功地制备了氧化锌多层薄膜材料,通过两步生长法对薄膜质量进行了优化。XRD测试显示优化后的样品具有c轴的择优取向生长,PL谱测试表明样品经优化后不仅深能级发射峰消失,同时紫外发射峰增强。对优化后的样品的表面测试显示出较低的表面粗糙度。比较氧化锌多层薄膜结构的声表面波频散曲线,ZnO薄膜声表面滤波器受膜厚和衬底材料的影响较大。当ZnO薄膜较薄时,在它上面的传播速度将与衬底上的传播速度接近,与其他衬底上生长的薄膜相比,以金刚石这种快声速材料为衬底的ZnO多层薄膜结构,声表面波滤波器的中心频率将提高1倍左右。     

Deposition of ZnO Films on Freestanding CVD Thick Diamond Films

For ZnO/diamond structured surface acoustic wave （SAW） filters, performance is sensitively dependent on the quality of the ZnO films. In this paper, we prepare highly-oriented and fine grained polycrystalline ZnO thin films with excellent surface smoothness on the smooth nucleation surfaces of freestanding CVD diamond films by metal organic chemical vapour deposition （MOCVD）. The properties of the ZnO films are characterized by x-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, and photoluminescence （PL） spectrum. The influences of the deposition conditions on the quality of ZnO films are discussed briefly. ZnO/freestanding thick-diamond-film layered SAW devices with high response frequencies are expected to be developed.     

Comparative Study of Properties of ZnO／GaN／Al203 and ZnO／Al203 Films Grown by Low－Pressure Metal Organic Chemical Vapour Deposition

ZnO films were deposited by low-pressure metal organic chemical vapour deposition on epi-GaN/Al203 films and c-Al203 substrates. The structure and optical properties of the ZnO/GaN/Al203 and ZnO/Al203 films have been investigated to determine the differences between the two substrates. ZnO films on GaN/Al203 show very strong emission features associated with exciton transitions, just as ZnO films on Al2O3, while the crystalline structural qualities for ZnO films on GaN/Al2O3 are much better than those for ZnO films directly grown on Al203 substrates. Zn and O elements in the deposited ZnO/GaN/Al2O3 and ZnO/Al2O3 films are investigated and compared by x-ray photoelectron spectroscopy. According to the statistical results, the Zn/O ratio changes from Zn-rich for ZnO/Al2O3 films to O-rich for ZnO/GaN/Al2O3 films.     

ZnO:Al透明导电薄膜的制备及其特性分析

采用射频磁控溅射工艺在玻璃衬底上制备出c轴择优取向的ZnO:A l(AZO)透明导电薄膜,靶材为AZO(2%质量分数A l2O3)陶瓷靶。对在不同溅射功率下沉积出来的薄膜运用X射线衍射(XRD)、可见光区透射谱、四探针方法分别进行结构和光电特性的表征。得出在200W下沉积的膜性能最好,可见光区平均透过率达到89%以上,电阻率最低为9.3×10-4Ω.cm。