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ZnO的激光分子束外延法制备及X射线研究
引用本文:杨晓东,张景文,毕臻,贺永宁,侯洵.ZnO的激光分子束外延法制备及X射线研究[J].光子学报,2008,37(3):485-489.
作者姓名:杨晓东  张景文  毕臻  贺永宁  侯洵
作者单位:1. 中国科学院西安光学精密机械研究所,瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安,710068;西安交通大学,信息光子技术陕西省重点实验室,西安,710049;中国科学院研究生院,北京,100039
2. 西安交通大学,信息光子技术陕西省重点实验室,西安,710049
3. 中国科学院西安光学精密机械研究所,瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安,710068;西安交通大学,信息光子技术陕西省重点实验室,西安,710049;河南大学,物理与信息光电子学院,河南,开封475000
基金项目:面向21世纪教育振兴行动计划(985计划) , 教育部211工程二期资助项目 , 河南省杰出人才创新基金 , 高等学校博士学科点专项科研项目
摘    要:利用激光分子束外延(L-MBE)技术在α-Al2O3(0001)衬底上生长出了沿C轴高度择优取向的ZnO外延薄膜,并采用Philips四晶高分辨X射线衍射仪(Philip′s X′Pert HR-MRD)对ZnO薄膜的表面及结构特性进行了研究.应用小角度X射线分析方法(GIXA)对ZnO薄膜的表面以及ZnO/Al2O3界面状况进行了定量表征.X射线反射率(XRR)曲线出现了清晰的源于良好表面及界面特性的Kiessig干涉振荡峰,通过对其精确拟合求得ZnO薄膜的表面及界面粗糙度分别为0.34 nm和1.12 nm.ZnO薄膜与α-Al2O3(0001)衬底的XRD在面(in-plane) Φ扫描结果表明形成了单一的平行畴(Aligned in-plane Oriented Domains),其在面外延关系为ZnO[1010] ||Al2O3[1120].XRD ω-2θ 扫描以及ω 摇摆曲线半峰宽分别为0.12度和1.27度,这一结果表明通过形成平行畴及晶格驰豫过程,ZnO薄膜中的应力得到了有效的释放,但同时也引入了螺位错.

关 键 词:氧化锌  激光分子束外延  小角度X射线分析  X射线反射率
文章编号:1004-4213(2008)03-0485-5
收稿时间:2006-02-22
修稿时间:2006年2月22日

XRD Analysis ZnO Frown by Laser Molecular Beam Epitaxy
YANG Xiao-dong,ZHANG Jing-wen,BI Zhen,HE Yong-ning,HOU Xun.XRD Analysis ZnO Frown by Laser Molecular Beam Epitaxy[J].Acta Photonica Sinica,2008,37(3):485-489.
Authors:YANG Xiao-dong  ZHANG Jing-wen  BI Zhen  HE Yong-ning  HOU Xun
Abstract:Highly c-axis oriented ZnO epilayers were grown on α-Al2O3 (0001) substrates by laser molecular beam epitaxy (L-MBE) at a low substrate temperature.High resolution X-Ray diffractometer (Philips X`Pert HR-MRD) was used to investigate the structural proprieties of ZnO films.Glancing incidence X-Ray analysis (GIXA) technique was also conducted to analyze quantitatively the layer thickness,the surface roughness and the interface roughness of ZnO top layer and ZnO/Al2O3 interface.By the simulation of XRR curves,the calculated surface and interface rms roughness are 0.34 nm and 1.12 nm,respectively.XRD in-plane Φ scan results of ZnO and α-Al2O3 (0001) substrate show a 30° rotation of the ZnO unit cell with respect to the sapphire substrate,indicating the formation of the single aligned in-plane oriented domains.The results of XRD ω-2θ scan and ω rocking curve indicate that the strain of ZnO epilayer has been effectively relaxed,by the formation of aligned in-plane orientation and lattice relaxation,while the screw dislocations were also formed at the same time.
Keywords:ZnO  Laser molecular beam epitaxy  Glancing incidence X-ray analysis  X-ray reflectivity
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