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。     

晶格失配对InAsxP1-x/InP发光特性的影响

采用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,在掺Fe的半绝缘InP衬底上制备了InAs_0.157P_0.843 外延层。利用变温光致发光研究了InAs_0.157P_0.843外延层在13~300 K温度范围内的发光特性,通过理论分析与计算,证实了在应力作用下InAs_0.157P_0.843外延层价带顶的轻重空穴带发生了劈裂,并研究了导带底与价带顶轻空穴带之间形成的复合发光峰在应力作用下随温度的变化规律。     

金属有机化学气相沉积生长Zn1-xMnxSe薄膜的发光和磁光性质

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在GaAs衬底上生长了不同组分的Zn_1-xMn_xSe薄膜。X射线衍射和X射线摇摆曲线证明样品具有较好的结晶质量。在低温、强磁场下对样品的发光进行了研究,在带边附近观察到两个发光峰的相对强度随着磁场增强发生了变化。通过变温光谱探讨了这两个发光峰的来源,并被分别归因于自由激子跃迁和与Mn有关的束缚态激子跃迁。同时随着磁场的增强,ZnMnSe带隙发光红移是由于类S带和类P带电子与Mn离子的3d⁵电子的自旋交换作用。     

高厚度n型β-Ga2O3薄膜的MOCVD制备

高厚度的Ga2 O3薄膜能够提高器件的击穿电压,这种高厚度Ga2 O3薄膜往往是通过HVPE法制备的.然而HVPE法存在着成本高、设备少等缺点.本文通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺,以SiH4为n型掺杂源,在Ga2 O3衬底上生长了高厚度的n型β-Ga2 O3薄膜,并且研究了SiH4流量对β-Ga2 O3性质...     

高性能Sr2-xBaxSiO4 : Eu2+ 荧光材料的合成及发光

研究了Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 荧光材料作为白光LED发光体的可行性和应用特性。采用高温固相法制备了Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 材料系列样品,对样品的成分配比、阴离子掺杂、合成温度和时间进行了系统实验,利用XRD、SEM、光谱测试及封装测试等手段对样品的组成、结构、形貌特征及应用性能进行了表征。研究表明Sr_2-xBa_xSiO₄ : Eu²⁺ 荧光材料具有激发范围宽(300~500 nm)、发射范围宽(500~600 nm)的特点。通过控制碱土金属的比例可以精确控制材料的发射波长,在Ba掺杂范围0≤x<0.5内可以获得550~560 nm的发射,与YAG材料相比在光谱上增加了红色成分。通过引入恰当助熔成分进行阴离子掺杂,精确控制烧结工艺等手段极大提高了550~560 nm发射的发光强度和光转换效率。封装应用和测试证明,本研究优化制备的高性能Sr_2-xBa_xSiO₄ ∶ Eu²⁺ 荧光材料的光转换效率普遍可达到YAG材料的95％,在显色指数、色温和色纯度方面也优于或相当于YAG材料,并且具有较好的芯片适应性和较多的红色成分,是较为理想的应用于白光LED的荧光材料,特别适合于暖白光LED的制备。     

Zn1-xCdx S合金薄膜的结构和光学性质

采用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,在普通石英衬底上制备出不同Cd组分(0．02,0．44,0．59,0．83,0．91)的Zn1-xCdxS合金薄膜材料。X射线测量表明样品为单一取向的纤锌矿结构,并且随着x的增加衍射峰位基本成线性地从ZnS衍射峰向CdS衍射峰移动。此外,在PL谱中还可以看出随着样品中Cd含量的增加,发光峰从3．66eV红移到2．43eV。根据发光峰位与Zn1-xCdxS中x的变化关系,推导出它们之间的关系近似为Eg(Zn1-xCdxS)=3．61-1．56x 0．38x^2。还探讨了不同Cd组分薄膜材料的X射线衍射峰半峰全宽以及发光峰半峰全宽的变化。     

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     

常压MOCVD生长ZnO/GaN/Al2O3薄膜及其性能

以去离子水（H2O）和二乙基锌（DEZn）为源材料,生长温度是680℃时,利用常压MOCVD在GaN／Al2O3模板上成功生长了ZnO单晶薄膜,用原子力显微镜（AFM）、X射线双晶衍射（DCXRD）、光致发光谱（PL）对ZnO薄膜的表面形貌、结晶学性质、光学性质作了综合研究。双晶衍射表明,ZnO非对称（1012）面ω扫描的半峰全宽（FWHM）仅为420arcsec,估算所生长ZnO膜的位错密度大约为10^3／cm^2量级,这与具有器件质量的GaN材料的位错密度相当。在ZnO薄膜的低温15K光荧光谱中,观察到很强的自由激子和束缚激子发射以及自由激子与束缚激子的多级声子伴线。     

SiNx插入层的生长位置对GaN外延薄膜性质的影响

系统研究了纳米量级的多孔 SiNx插入层生长位置对高质量GaN外延薄膜性质的影响.高分辨X射线衍射测量结果表明:SiNx插入层生长在CaN粗糙层上能够得到最好的晶体质量.利用测量结果分别计算出了螺位错和刃位错的密度.此外,GaN薄膜的光学、电学性质分别用Raman散射能谱、低温光致发光能谱和霍尔测量的方法进行了表征.实...     

GaN1-xPx薄膜的结构特性研究

用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上外延了高P组分的GaN_1-xP _x 薄膜.利用x射线衍射仪和拉曼光谱仪研究了P对GaN_1-xP_x晶体结构 的影响.研究结果表明：随着P组分比的增加，GaN_1-xP_x（0002）衍射 峰逐渐向小角度移动，即晶格常数变大；与非掺杂GaN相比，GaN_1-xP_x薄 膜的拉曼光谱中出现了4个新的振动模 关键词： 1-xP_x')" href="#">GaN_1-xP_x 金属有机物化学气相沉积 x射线衍射 拉曼光谱     

利用P-MBE制备高质量MgxZn1-xO的结构和光学特性

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在c平面的蓝宝石衬底上制备了高质量的MgxZn1-xO合金薄膜。通过改变Mg源的温度,得到了不同Mg组份的MgxZn1-xO合金薄膜;通过引入ZnO的低温缓冲层,有效地提高了MgxZn1-xO合金薄膜的结晶质量。随着Mg组份的增加,MgxZn1-xO的X射线衍射的(002)衍射峰逐渐向大角度方向移动。对样品进行光致发光(PL)谱的测量,在室温下观察到了较强的紫外发光。随Mg浓度的增加,紫外发光峰向高能侧移动,并且发光峰逐渐展宽。通过对x=0.15的样品进行变温光谱的测量研究了紫外发光峰起因,得到了MgxZn1-xO的发光是来自于自由激子的发光。自由激子束缚能为54meV。     

溶胶-凝胶法制备MgxZn1-xO薄膜的结构及光学特性

用溶胶-凝胶法制备了一系列的Mg_xZn_1-xO(0≤x≤0.3)薄膜,并用X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)研究了不同的退火温度和Mg的掺杂含量对Mg_xZn_1-xO薄膜的结构和光学性质的影响.研究表明: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;发现了中间热处理温度为350℃的Mg_xZn_1-xO薄膜退火温度的转折点为700℃,低于这个温度时随退火温度的升高,(002)衍射峰强度增强且掺Mg的薄膜既有紫外光又有绿光发射;800℃退火时,薄膜的(002)衍射峰强度减小,出现了(100)和(101)衍射峰,且掺Mg的薄膜只有紫外发光峰.不同的掺杂浓度对于发光也有影响,低于700℃退火时,ZnO薄膜只出现紫外发光峰,掺Mg的薄膜却出现了紫外和绿光两个发光峰.     

电子束蒸发结合热处理方法制备高质量MgxZn1-xO薄膜

利用电子束蒸发结合热处理方法在150℃下,石英衬底上生长了纤锌矿结构的MgxZn1-xO薄膜。用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),吸收光谱和室温光致发光(PL)光谱研究了退火条件和降温方式对MgxZn1-xO薄膜的微结构和光学性质的影响。在吸收光谱中,吸收边和吸收峰的蓝移说明:通过改变退火条件和降温方式,可以将MgxZn1-xO薄膜的带隙从3.37eV提高到3.61eV。从SEM的结果得出:吸收边和吸收峰的蓝移不是由量子限制效应引起的,而是形成了MgxZn1-xO合金薄膜。在XRD谱图中,没观察到属于MgO的衍射峰,700℃退火快速降温至室温薄膜的衍射峰的半高全宽(FWHM)较其他薄膜的衍射峰有所展宽,说明Mg2 已经成功地取代了ZnO中的Zn2 。薄膜的室温光致发光谱说明:通过采用快速降温,可制得高质量的MgxZn1-xO薄膜。     

MgxZn1-xO薄膜的光致发光性能研究

用溶胶-凝胶旋涂的方法在Si(100)衬底上成功制备了MgxZn1-xO薄膜.通过对样品的X射线衍射花样进行分析,发现制得的样品都有明显的C轴取向.掺入Mg后C轴参数逐渐变小,这表明Mg离子进入了ZnO晶格.随着镁的掺入,其光致发光谱中的紫外发射峰的峰位发生明显蓝移,从3.28eV线性地变化到3.45eV.值得注意的是,掺入镁离子后,薄膜的紫外发光和可见发光的强度都显著高于ZnO.     

MgxZn1-xO粉体的制备及性能表征

MgxZn1-xO材料是一种新型的光电功能材料,近年来受到人们的广泛关注.文章采用Sol-Gel法制备了MgxZn1-xO粉体,研究Mg含量对MgxZn1-xO结构和发光性能的影响,结果表明在x从0到1的整个区间中MgxZn1-xO样品存在六方纤锌矿与面心立方两种结构,当x＜0.2时为六方纤锌矿结构,x＞0.8时为面心立方结构,在两者之间为其混合结构;光谱分析表明不同组分的MgxZn1-xO样品均具有紫外和可见发射特性,紫外发射峰位于370～384 nm,可见发射峰位于468 nm附近;粉体的平均粒径在100 nm左右.     

GaN1-xPx三元合金的光学与结构特性

对采用金属有机化学气相淀积(MOCVD)技术生长的GaN1-xPx三元合金进行了低温光致发光(PL)和X射线衍射(XRD)测试分析,与来自GaN层的带边发射相比,P的摩尔分数比为0．03,0．11和0．15的GaN1-xPx的光致发光峰分别呈现出了73meV,78meV和100meV的红移,文中将这种红移归因于GaN1-xPx合金具有大的带隙能量弯曲系数。X射线衍射结果表明GaN1-xPx三元合金仍为六方结构晶体,且随着P组份比的增加,GaN1-xPx合金的(0002)衍射峰逐渐向小角度方向移动,即晶格常量变大,同时,(0002)衍射峰谱线不断宽化,说明由于替位式P原子的不规则分布以及部分间隙P原子的影响造成了GaN1-xPx样品的晶格畸变。在GaN1-xPx的光致发光谱及X射线衍射谱中均未观测到相应的有关GaP的峰,表明所生长的高P含量的GaN1-xPx三元合金没有产生明显的相分离。     

预通三甲基铝对AlN薄膜的结构与应变的影响

采用有机金属化学气相沉积设备用两步生长法在(0001)蓝宝石衬底上制备AlN薄膜。研究了预通三甲基铝(TMAl)使衬底铝化对外延AlN的影响。利用高分辨X射线衍射(XRD)技术和扫描电子显微镜(SEM) 分析了样品的结晶质量以及外延膜中的残余应力。通过SEM观察发现,短时间的预通TMAl处理对AlN薄膜表面的影响不大;但随着预通时间的增加,表面会出现六角形的岛。通过优化TMAl的预通时间可以保护衬底被氮化有利于Al极性面AlN的生长,从而得到的Al极性面AlN表面比较平整;但是预通TMAl时间过长会使衬底表面沉积金属态铝而不容易形成平整的表面。X射线双晶摇摆曲线结果表明:样品的(0002)和(101 2)面的X射线双晶摇摆曲线的半峰宽随着预通TMAl时间的不断增加,由此得出薄膜的晶体质量不断下降。这可以解释为:预通TMAl使形成的晶核不再规则,从而在成核层形成了很多亚颗粒降低了晶体质量。进一步对XRD结果分析,我们也发现了这样的应力变化。这种应力的变化起源可以归结于内应力(岛的合并在其晶界引入的应力)与外应力(晶格失配与热失配引起的应力)共同作用的结果。     

MgxZn1-xO单晶薄膜的结构和光学性质

用等离子辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在蓝宝石c平面上外延生长了MgxZn1-xO合金薄膜。在0≤x≤0．2范围内薄膜保持着ZnO的纤锌矿结构不变。X射线双晶衍射谱的结果表明生长的样品是单晶薄膜。据布喇格衍射公式计算得到,随着Mg含量的增加,薄膜的品格常数C由0．5205nm减小到0．5185nm。室温光致发光谱出现很强的紫外近带发射(NBE)峰,没有观察到深能级(DL)发射,且随着Mg的掺入量的增加,紫外发射峰有明显的蓝移。透射光谱的结果表明,合金薄膜的吸收边随着Mg离子的掺入逐渐向高能侧移动,这与室温下光致发光的结果是相吻合的,并计算出随着x值增加,带隙宽度从3．338eV逐渐展宽到3．682eV。通过研究Mg0.12Zn0.88O样品的变温光谱,将紫外发射归结为束缚在施主能级上的束缚激子发射。并详细地研究了在整个温度变化过程中,束缚激子的两个不同的猝灭过程以及谱线的半峰全宽与温度变化的关系。     

MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO夹层透明导电薄膜的制备及光电性质研究

采用操作简单的溶胶-凝胶法和射频磁控溅射法在石英衬底上分别制备了MgxZn1-xO薄膜和MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO夹层结构的透明导电薄膜并对样品进行退火处理。利用紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、光致发光、霍尔效应测试对在不同退火温度下薄膜的晶体结构、光学和电学性质进行表征分析,并研究退火温度对其影响。测试结果表明:所制备的薄膜样品均具有良好的c轴(c-axis)取向并呈现出六角纤锌矿结构。Mg组分的增加使得ZnO基薄膜的光学带隙逐渐增大,PL发光谱和吸收光谱的谱线出现了明显的蓝移现象,但薄膜的电学特性有所降低。而在MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO夹层结构的薄膜样品中,Au夹层的存在使薄膜的光学性质变差,在紫外区域透光率约为60%。但薄膜的电学性质得到明显改善,相比MgxZn1-xO薄膜,其电阻率和迁移率显著提高。此外通过高温退火处理可以有效提高所制备薄膜的晶体质量,进一步提高样品电学特性,其中经过500℃退火后的薄膜迁移率达到了40.9cm2·Vs-1,电阻率为0.005 7Ω·cm。但随着退火温度的进一步升高,薄膜晶体尺寸从25.1nm增大到32.4nm,从而降低了该薄膜的迁移率。因此该夹层结构的MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO薄膜对于促进ZnO基透明导电薄膜在深紫外光学器件中的应用有重要作用。