γ-LiAlO2上非极性ZnO薄膜制备及其光谱性质研究

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(11■0)ZnO薄膜.衬底温度为350℃时,薄膜是混合取向(a向和c向),以c面ZnO为主,且晶粒尺寸分布很宽;提高温度达500℃,薄膜变为单一的(11■0)取向,摇摆曲线半高宽0.65°,晶粒尺寸分布趋窄,利用偏振透射谱可以明显看出其面内的各向异性.衬底温度650℃下制备的样品晶粒继续长大,虽然摇摆曲线半高宽变大,但光致发光谱(PL)带边发射峰半高宽仅为105meV,比在350℃,500℃下制备的样品小1/5.     

γ-LiAlO2上a面ZnO薄膜的光谱特性研究

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(PL)带边发射峰半峰宽仅为115meV.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20meV,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. 关键词： 非极性ZnO 2')" href="#">γ-LiAlO₂ PLD     

γ-LiAlO2上a面ZnO薄膜的光谱特性研究

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(PL)带边发射峰半峰宽仅为115meV.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20meV，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.     

γ-LiAlO2晶体生长、改性和热学性质研究

采用快速提拉法生长出了透明、完整的γ-LiAlO₂晶体，但是晶体的高熔点和易 挥发性限制了γ-LiAlO₂晶体质量.采用气相传输平衡法（vapor transport equilibra tion technique,VTE）工艺对晶体改性，半高宽（FWHM）值从1169arcsec降至442arcsec，继续升高VTE处理温度至1300℃，FWHM值反而升高至552arcsec.快速提拉法生长出来晶体，100］方向和［001］方向的热膨胀系数分别为172398×10^-6/K，107 664×10^-6/K.经过三步VTE处理后［100］和［001］方向热膨胀系数降至16 6539×10^-6/K和101784×10^-6/K. 关键词： 2')" href="#">γ-LiAlO₂ 气相传输平衡法 热膨胀系数     

γ-LiAlO2上a面ZnO薄膜的光谱特性研究

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.     

磁载光催化剂ZnO/ SiO2/γ-Fe2O3的光催化性能

本文采用液相沉积法制备出了纳米SiO2/γ-Fe2O3复合粒子,在其表面负载ZnO, 从而得到了易于磁性固液分离的磁载光催化剂ZnO/SiO2/γ-Fe2O3, 并通过XRD和TEM等测试技术对样品进行了表征。以可溶性染料亚甲基兰等为降解对象, 研究了磁载光催化剂ZnO/SiO2/γ-Fe2O3在紫外光下的光催化活性。结果表明, 在γ-Fe2O3和ZnO之间包覆一层无定形SiO2可使催化剂降佳率由20.76%提高到95.63%,并且该磁载光催化剂对染料有较好的降解效果, 在三次循环使用后仍能保持较好的光催化性能.     

纳米ZnO和ZnO-SiO2复合薄膜的光学性质研究

通过溶胶凝胶(sol-gel)法分别在玻璃衬底上制备了ZnO纳米薄膜和ZnO-SiO₂纳米复合薄膜,并利用紫外-可见光分光光度计对薄膜的光学性能进行了分析.可见光-紫外透射谱显示,随着ZnO溶胶浓度从0.7mol/L降低到0.006mol/L,制备的ZnO薄膜从只出现一个380nm(对应的光学禁带宽度为3.27eV)左右的吸收边到在380和320nm(对应的光学禁带宽度为3.76eV)左右各出现一个吸收边,并且随着ZnO溶胶浓度的降低,在380—320nm波段内的透过率明显提高.而Z 关键词： 纳米ZnO 2复合薄膜')" href="#">ZnO-SiO₂复合薄膜 溶胶凝胶法 透射率     

共沉淀ZnO/γ-Al2O3体系EXAFS研究

用XRD和EXAFS研究了200°C,300°C,450°C,800°C焙烧的共沉淀ZnO/γ-Al₂O₃体系.通过EXAFS分析得到了Zn原子的径向分布函数,并针对第一配位层做了定量的拟合,结果是体系中第一层锌氧Zn-O保持ZnO中的四配位结构.文中还对第二层配位峰的变化趁势做了分析.     

衬底温度对非极性ZnO薄膜结晶性能和发光特性的影响

采用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)设备在LiGaO2(100)衬底上制备了结晶性能良好的非极性ZnO薄膜.研究了衬底温度对ZnO薄膜结晶性能的影响.X射线衍射(XRD)分析结果表明在衬底温度为500℃时可以获得高质量的(1100)晶面取向的非极性ZnO薄膜.采用原子力显微镜(AFM)观察ZnO薄膜的表面形貌及晶体尺...     

γ-LiAlO2晶体生长、改性和热学性质研究

采用快速提拉法生长出了透明、完整的γ-LiAlO2晶体,但是晶体的高熔点和易挥发性限制了γ-LiAlO2晶体质量.采用气相传输平衡法(vapor transport equilibration technique,VTE)工艺对晶体改性,半高宽(FWHM)值从116.9arcsec降至44.2arcsec,继续升高VTE处理温度至1300℃,FWHM值反而升高至55.2arcsec.快速提拉法生长出来晶体,[100]方向和[001]方向的热膨胀系数分别为17.2398×10-6/K,10.7664×10-6/K.经过三步VTE处理后[100]和[001]方向热膨胀系数降至16.6539×10-6/K和10.1784×10-6/K.     

The role of a ZnO buffer layer in the growth of ZnO thin film on Al2O3 substrate

A ZnO buffer layer and ZnO thin film have been deposited by the pulsed laser deposition technique at the temperatures of 200 C and 400 C, respectively. Structural, electrical and optical properties of ZnO thin films grown on sapphire (Al₂O₃) substrate with 1, 5, and 9 nm thick ZnO buffer layers were investigated. A minute shift of the (101) peak was observed which indicates that the lattice parameter was changed by varying the thickness of the buffer layer. High resolution transmission electron microscopy (TEM) was used to investigate the thickness of the ZnO buffer layer and the interface involving a thin ZnO buffer between the film and substrate. Selected area electron diffraction (SAED) patterns show high quality hexagonal ZnO thin film with 30 in-plane rotation with respect to the sapphire substrate. The use of the buffer can reduce the lattice mismatch between the ZnO thin film and sapphire substrate; therefore, the lattice constant of ZnO thin film grown on sapphire substrate became similar to that of bulk ZnO with increasing thickness of the buffer layer.     

脉冲激光沉积法(PLD)生长Co掺杂ZnO薄膜及其磁学性能

采用脉冲激光沉积(PLD)法在单晶Si(100)及石英衬底上生长Co掺杂ZnO薄膜,并且比较了不同生长条件下薄膜的性能。实验观察到了700℃、0.02Pa氧压气氛下生长的Co掺杂ZnO薄膜显示室温磁滞回线。采用XRD、SEM等手段对Co掺杂ZnO薄膜的晶体结构及微观形貌进行了分析,得到的ZnO薄膜具有高度的c轴择优取向,结构比较致密,表面平整度较高,并且没有发现Co的相关分相,初步表明Co有效地掺入了ZnO的晶格当中。霍尔测试表明Co掺杂ZnO薄膜样品保持了半导体的电学性能,电阻率为0.04Ω·cm左右,载流子浓度约为1018/cm3,迁移率都在18.7cm2/V·s以上。实验结果表明材料保持了ZnO半导体的性能,并具有室温铁磁性。     

Al-2N掺杂量对ZnO光电性能的影响

与本文相近的Al-2N掺杂量的范围内, 对ZnO掺杂体系吸收光谱分布红移和蓝移两种实验结果均有文献报道, 但是, 迄今为止对吸收光谱分布尚未有合理的理论解释. 为了解决该问题, 本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似 平面波超软赝势方法, 用第一性原理构建了两种不同掺杂量的Zn_0.98148Al_0.01852O_0.96296N_0.03704和Zn_0.96875Al_0.03125O_0.9375N_0.0625超胞模型. 在几何结构优化的基础上, 对模型能带结构分布、态密度分布和吸收光谱分布进行了计算. 计算结果表明, 在本文限定的掺杂量范围内, Al-2N掺杂量越增加, 掺杂体系的体积越减小, 体系总能量越升高, 体系稳定性越下降, 形成能越升高, 掺杂越难; 所有掺杂体系均转化为简并p型化半导体, 掺杂体系最小光学带隙均变窄,吸收光谱均发生红移; 同时发现掺杂量越增加, 掺杂体系最小光学带隙变窄越减弱, 吸收光谱红移越减弱. 研究表明: 要想实现Al-2N共掺在ZnO中最小光学带隙变窄、掺杂体系发生红移现象, 除了限制掺杂量外, 尺度长短也应限制; 其次, Al-2N掺杂量越增加,掺杂体系空穴的有效质量、浓度、 迁移率、电导率越减小,掺杂体系导电性能越减弱. 计算结果与实验结果的变化趋势相符合. 研究表明, Al-2N共掺在ZnO中获得的新型半导体材料可以用作低温端的温差发电功能材料.     

氧化处理的蓝宝石基片上沉积的ZnO/MgO多量子阱的结构及光学性质研究

采用射频反应磁控溅射的方法,在经过氧化处理的Al₂O₃（0001）基片上制备了具有良好调制结构的ZnO/MgO多层膜量子阱.利用X射线反射率测量、X射线衍射分析、电子探针显微分析、原子力显微镜、透射光谱以及光致发光光谱等表征技术,研究了ZnO/MgO多量子阱的结构、表面形貌和光致发光等特性.XRD以及扫描的结果表明多层膜样品具有高c轴择优取向并且与蓝宝石基片有良好的外延关系.通过X射线反射率测量的结果得到多量子阱的调制周期,结合电子 关键词： ZnO/MgO 多量子阱 反应磁控溅射 变温光谱     

Fabrication and analysis of ZnO thin film bulk acoustic resonators

This study employs RF magnetron sputter technique to deposit high C-axis preferred orientation ZnO thin film on silicon substrate, which is then used as the piezoelectric thin film for a thin film bulk acoustic resonator (FBAR). Electrical properties of the FBAR component were investigated by sputtering a ZnO thin film on various bottom electrode materials, as well as varying sputter power, sputter pressure, substrate temperature, argon and oxygen flow rate ratio, so that structural parameters of each layer were changed. The experimental results show that when sputter power is 200 W, sputter pressure is 10 mTorr, substrate temperature is 300 °C, and argon to oxygen ratio is 4:6, the ZnO thin film has high C-axis preferred orientation. The FBAR component made in this experiment show that different bottom electrode materials have great impact on components. In the experiment, the Pt bottom electrode resonant frequency was clearly lower than the Mo bottom electrode resonant frequency, because Pt has higher mass density and lower acoustic wave rate. The component resonant frequency will decrease as ZnO thin film thickness increases; when top electrode thickness is higher, its resonant frequency also drops, due to top electrode mass loading effect and increased acoustic wave path. Therefore, ZnO thin film and top/bottom electrode thickness can be fine-tuned according to the required resonant frequency.     

Formation of p-type ZnO film on InP substrate by phosphor doping

ZnO thin film was initially deposited on InP substrate by radio frequency (rf) magnetron sputtering and the diffusion process was performed using the closed ampoule technique where Zn₃P₂ was used as the dopant source. To verify the junction formation of ZnO thin films, the electrical properties were measured, and the effects of Zn₃P₂ diffusion on ZnO thin films were investigated. It is observed that the electrical property of the film is changed from n-type to p-type by dopant diffusion effect. Based on the results, it is confirmed that ZnO thin films can be a potential candidate for ultraviolet (UV) optical devices.     

Mn-Na共掺ZnO非极性薄膜的结构及其光电磁性能研究

非极性方向生长的ZnO基多量子阱消除了量子限域Stark效应, 可以提高光电器件的发光效率. 据此我们采用脉冲激光沉积方法(PLD)在r面蓝宝石衬底上生长了高质量的a面(1120)单一取向非极性Zn(Mn,Na)O薄膜. X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、Hall测试、X射线光电子能谱(XPS)等测试结果表明: 衬底温度和生长气压对Zn(Mn,Na)O薄膜的非极性生长影响很大, 在600℃和0.02 Pa条件下实现了Mn-Na共掺, 得到了高结晶质量并具有良好光电性能的非极性Zn(Mn,Na)O薄膜. 此外, 我们还利用超导量子干涉仪(SQUID)研究了Zn(Mn,Na)O薄膜的生长取向对其室温铁磁性能的影响规律, 并对引起磁性变化的机理进行了讨论.     

ZnO纳米线二极管发光器件制备及特性研究

运用液相法生长成ZnO纳米线薄膜,并利用肖特基型异质结的发光原理,构造成功肖特基型ZnO纳米线二极管发光器件.在大于6V直流电压驱动下,观察到近紫外波段392nm处和可见光波段525nm的发射谱带.从单向导电特性及ZnO纳米线材料的能带结构等方面探讨了该种器件的电致发光机理. 关键词： ZnO纳米线 肖特基二极管 电致发光     

ZnO纳米线二极管发光器件制备及特性研究

运用液相法生长成ZnO纳米线薄膜，并利用肖特基型异质结的发光原理，构造成功肖特基型ZnO纳米线二极管发光器件.在大于6V直流电压驱动下，观察到近紫外波段392nm处和可见光波段525nm的发射谱带.从单向导电特性及ZnO纳米线材料的能带结构等方面探讨了该种器件的电致发光机理.