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     

利用MOCVD技术生长As掺杂的p-ZnMgO薄膜

利用GaAs夹层掺杂的新方法,采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术,通过控制生长温度,在蓝宝石衬底上成功制备出As掺杂的p型ZnMgO薄膜.利用X射线衍射分析(XRD)、霍尔效应测试和光致发光(PL)谱等表征方法对薄膜的晶体结构、电学性能和光学特性进行分析.结果表明:高温生长的ZnMgO薄膜具有良好的c轴取向性;...     

MOCVD法生长Ga、P掺杂的ZnO薄膜

采用金属有机化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备Ga、P掺杂的ZnO薄膜,分别采用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔效应测试、光致发光谱对样品进行表征。通过Ga、P掺杂分别得到n、p型ZnO薄膜,n型ZnO薄膜的载流子浓度可以达到1×1019cm-3,p型ZnO薄膜的载流子浓度达到1.66×1016cm-3。所制备的ZnO薄膜具有c轴择优生长取向,并且p型ZnO薄膜具有较好的光致发光特性。     

N极性GaN薄膜的MOCVD外延生长

采用MOCVD技术在c面蓝宝石衬底上外延制备了N极性GaN薄膜。通过KOH腐蚀的方法判定了GaN外延薄膜的极性。通过X射线双晶衍射(XRD)摇摆曲线和光致荧光(PL)谱测试研究了成核层生长时间对N极性GaN薄膜晶体质量和发光性能的影响。研究结果表明,成核层生长时间为300 s时,N极性GaN薄膜样品的位错密度最低,发光性能最好。采用拉曼(Raman)光谱对样品的应变状态进行了分析。     

MOCVD生长的InGaN合金的发光特性

研究了用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在蓝宝石基底上生长的InGaN样品的发光特性。样品XRD谱中存在InGaN、In、InN相,表明样品中存在相分离;透射谱能看到由于F-P腔调制引起的震荡;相对氙灯激发发光谱,激光激发的发光谱其发光峰位置发生蓝移。由于样品上下表面形成F-P腔,对发光谱产生强烈的调制,在较高强度激发下,在室温下带边峰分成三个峰,其中波长较短的两个发光峰表现出相同的特征,其发光机制可能为以In量子点为局域中心的局域化激子复合发光,而波长较长的发光峰,是一个超线性受激发光峰,其发光机制可能是电子-空穴等离子的散射。不同温度的PL谱表明两个主要的发光峰表现出不同的温度特征,利用F-P干涉理论分析可知,当温度高于120K后样品折射率随着温度的升高而增大。     

常压MOCVD生长ZnO薄膜及其性质

用常压MOCVD在蓝宝石 (0 0 0 1)面上生长了氧化锌 (ZnO)薄膜。用AFM、室温PL谱、Hall测量、X射线双晶衍射、卢瑟福背散射 /沟道技术等分析方法研究了样品的表面形貌、结构性能、发光性能和电学性能。AFM分析结果显示 ,薄膜呈六角柱状结晶 ,表面平整 ,粗糙度 (RMS)为 6 .2 5 7nm ,平均晶粒直径达 1.895 μm。室温PL测量该样品在 380nm处有很强的近带边发射 ,半峰全宽为 15nm。使用Hall测量检查了薄膜的电学性质。室温下该样品的载流子浓度为 2× 10 17cm-3 ,迁移率为 75cm2 ·V-1·s-1。用X射线双晶衍射和卢瑟福背散射 /沟道效应研究了薄膜的结晶质量 ,样品的双晶衍射ω扫描半峰全宽为 0 .0 4° ,沟道效应的最小产额比χmin为 3.1%。     

MOCVD生长的GaN和GaN:Mg薄膜的拉曼散射

通过显微拉曼散射对用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在Al2O3衬底上生长的六方相CaN和掺Mg的P型GaN薄膜进行了研究。在两个样品的拉曼散射谱中同时观察到位于640,660cm^-1附近的两个峰。640cm^-1的峰归因于布里渊区边界(L点)最高声学声子的二倍频,而660cm^-1的峰为布里渊区边界的光学声子支或缺陷诱导的局域振动模。掺Mg的GaN在该处的峰型变宽是Mg诱导的缺陷引起的加宽或Mg的局域模与上述两峰叠加的结果。在掺Mg的样品中还观察到276,376cm^-1几个局域模并给予了解释。同时掺Mg的GaN中出现了应力弛豫的现象,掺Mg引起的失配位错和电子-声子相互作用都有可能对E2模的频率产生影响。     

退火对常压MOCVD法生长的高结晶性能 ZnO薄膜发光特性的影响

研究了氧气退火和氮气退火对ZnO薄膜发光特性的影响。ZnO膜是采用常压金属有机化学气相沉积（MOCVD）法在蓝宝石（0001）衬底上生长的。原生样品1有一很强的紫外峰及较强的绿光峰（525nm附近）;原生样品2有很强的紫外峰,深能级发光几乎观察不到。然后从不同原生膜上取两块小样品,分别在氧气和氮气中退火,退火温度是400,500,600,700,800℃。结果表明,在700℃以下退火,退火气氛对ZnO膜的深能级发光影响较大;超过700℃后,退火温度对ZnO薄膜的发光影响大,但退火气氛影响不太明显。通过退火对ZnO薄膜发光特性的影响,讨论了ZnO膜中525nm附近绿光峰的起源。     

MOCVD方法生长ZnO微米柱的结构与光学性质

通过X射线衍射、扫描电子显微镜和变温光致发光光谱对MOCVD方法生长在蓝宝石衬底上的ZnO微米柱材料的结构及发光特性进行了表征.X射线衍射结果表明,ZnO具有良好的c轴择优取向,扫描电子显微镜图中可观察出ZnO微米在呈六角结构生长,半径约为0.5～1.5μm.样品的发光光谱通过He-Cd激光器的325nm线激发,从光谱中发现低温(81K)下出现极强的与激子相关的带边发光峰,温度升高到360K时与自由激子相关的紫外发射峰仍然是清晰可见.     

CVD两步法生长ZnO薄膜及其光致发光特性

用CVD两步法在常压下于p型Si(100)衬底上沉积出具有较好择优取向的多晶ZnO薄膜。在325nm波长的光激发下,室温下可观察到显著的紫外光发射(峰值波长381nm)。高温退火后氧空位缺陷浓度增加,出现了一个450~600nm的绿光发光带,发光峰值在510nm。作为比较,用一步法生长的ZnO薄膜结晶质量稍差。在其PL谱中不仅有峰值波长389nm的紫外发射而且还出现了一个很强的蓝光发光中心(峰值波长437nm),退火后同样产生绿光发光带。对这两种绿光发光带的发光机制进行了研究,认为前者源于VO,而后者与O_Zn有密切的关系。     

Structural, Morphology and Optical Properties of Epitaxial ZnO Films Grown on Al2O3 by MOCVD

Epitaxial ZnO films are grown on Al2O3 （0001） by the MOCVD method. These films are high quality wurtzite crystals with （0001） orientation. Big hexagonal crystallites （diameter from several decades to 100 μm） are found on the surface. Inside these crystallites, a stronger luminescence is observed compared with the plain area. Transmission electronic microscopy reveals that the film is thicker inside the hexagonal crystallites than the plain area, and some crystallites are not connected with each other and are slightly rotated with respect to their neighbours.     

MOCVD生长GaN:Si单晶膜的研究

获得高质量的ｎ型ＧａＮ单晶膜是制作ＧａＮ基光电子器件的关键之一。采用立式ＭＯＣＶＤ系统生长ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜,通过优化生长工艺,获得了电子载流于浓度高达２ ×１０１９ｃｍ－３,迁移率达１２０ｃｍ２／Ｖ·ｓ的ｎ型ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜;并有效地抑制了ＧａＮ中由深能级引起的黄带发射,大大提高带边发光强度。研究结果还表明：随着Ｓ掺杂量的增大,ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜的电子载流于浓度增加,迁移率下降,Ｘ光双晶衍射峰半高宽增大。首次报道了随掺Ｓ量增大,ＧａＮ：Ｓｉ单晶膜的生长速率显著下降的现象。     

The Characteristic of Threading Dislocation in Different Structures GaN Films Grown by MOCVD

Three mechanisms to reduce threading dislocations(TDs) in GaN films as the epitaxial films grow thicker are suggested by SEM and TEM     

常压MOCVD生长Ga2O3薄膜及其分析

以去离子水(H₂O)和三甲基镓(TMGa)为源材料,用常压MOCVD方法在蓝宝石(0001)面上生长出β-Ga₂O₃薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)以及二次离子质谱(SIMS)实验表征Ga₂O₃外延膜的质量.在X射线衍射谱中有一个强的Ga₂O₃(102)面衍射峰,其半峰全宽(FWHM)为0.25°,表明该Ga₂O₃外延膜是(102)择优取向.在二次离子质谱中除了C、H、O和Ga原子外,没有观测到其他原子.     

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。     

MOCVD外延Hg1-xCdxTe/Cd1-yZnyTe薄膜的光致发光

利用Raman显微镜系统对两块用MOCVD方法在Cd_0.96Zn_0.04Te衬底上生长的Hg_0.8Cd_0.2Te外延薄膜样品在光谱范围50～5000cm^-1进行了测量,在其中的一块样品上首次发现了143eV至193eV范围内出现的具有周期结构的光致发光峰,该发光峰对应的能带中心位于Hg_0.8Cd_0.2Te外延层导带底上方173eV,在另外一块外延薄膜样品中仅观察到四个Raman散射峰,没有周期结构的发光峰。为了分析上述光致发光的起因,对两块样品进行了X射线的双晶回摆曲线样品结构分析,得出样品在143eV至193eV范围的光致发光峰是由于改进MOCVD生长工艺提高了样品的结构质量所致,通过分析指出该光致发光峰是来源于Hg_0.8Cd_0.2Te外延层中的阴性离子空位的共振能级。     

Magnetic Properties of Co-Doped TiO2 Films Grown on TiN Buffered Silicon Substrates

Co-doped TiO2 thin films are grown on TiN buffered silicon substrates by the pulsed laser deposition method and then hydrogenated. Transmission electron microscopy and high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy measurements have shown that the TiN buffer layer can suffer a 400℃ deposition temperature and prevent the growth of silicon dioxide on silicon. After that, the room temperature ferromagnetism behaviors are observed in the hydrogenated samples, which are measured by the alternating gradient magnetometer. X- ray photoelectron spectroscopy and x-ray absorption fine structure measurements have revealed the existence of cobalt clusters. According to the material analysis, the magnetic behavior after hydrogenation is suggested to be induced by the enhancement of cobalt dusters.     

Photocatalytic Properties of Thermally Annealed Films of Titanium Butoxide

Optics and Spectroscopy - We show that titanium dioxide particles capable of reactive oxygen species generation can be produced in titanium butoxide films by annealing them at 500°C. Optimal...     

利用MOCVD在r面蓝宝石上生长的α面GaN中两步AlN缓冲层的优化

采用两步AlN缓冲层(一层低温AlN和一层高温AlN)在r面蓝宝石衬底上生长了非极性的α面GaN,并利用高分辨X射线衍射和光致荧光谱对所生长的材料进行了研究.两步AIN缓冲层在我们之前的工作中已被证明比单步高温AlN或低温GaN缓冲层更有利于减小材料各向异性和提高晶体质量,本文进一步优化了两步AlN缓冲层的结构,并得到...     

光辅助对MOCVD法制备ZnO薄膜性能的影响

采用光辅助金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在(0001)蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜。通过X射线衍射、透射光谱和霍尔测试等研究了光照对MOCVD法制备的ZnO薄膜的影响。实验结果表明,引入光辅助后制备的ZnO薄膜,其结晶质量和光学质量均得到改善。分析认为,这主要是由于光辅助有助于提高锌有机源的分解效率,并且高能量的光子可为反应吸附的原子提供足够高的激活能,从而易于其迁移到合适的晶格位置所致。同时我们还发现,有光照和无光照条件下制备的ZnO薄膜均呈n型导电,但有光照条件下制备的ZnO薄膜具有更低的本底载流子浓度,这将为日后通过降低自补偿实现p型掺杂提供一个很好的解决办法。