MgxZn1-xO合金制备及MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

利用射频等离子体辅助的分子束外延(P-MBE)技术在c面的蓝宝石衬底上生长了具有不同Mg含量(0≤x≤0.28)的六方相MgZnO合金薄膜,研究了该系列样品Raman频移的幅度与合金组分的对应关系,为MgZnO合金中Mg含量的确定提供了新的方法。在此基础上选择具有合适带宽的MgZnO合金作为垒层,制备了MgZnO/ZnO量子阱结构。在较高的光激发密度下,观测到了发光强度随激发密度的超线性增加,并将之归因于激子-激子碰撞引起的超辐射过程。     

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。     

Zn1-xMgxO电子结构及光学性质的第一性原理GGA+U方法研究

Mg掺杂ZnO形成的固溶体Zn_1-xMg_xO（ZMO）（0 ≤ x ≤ 0.25）是一种带隙较宽、电子学性质可调控的半导体材料,在薄膜太阳电池及光电设备的透明电极等方面具有重要的应用价值。基于密度泛函理论下的第一性原理超软赝势方法,采用GGA+U计算了ZMO的电子结构和光学性质。计算结果表明,随着x值的增加,ZMO的禁带宽度由x=0时的3.32 eV增加到x=0.25时的3.78 eV;光吸收边及反射谱和能量损失谱均发生明显蓝移,峰值存在于紫外光区。计算结果与实验结论相符合。     

白宝石衬底上生长的MgxZn1-xO晶体薄膜的结构和光学性能

在白宝石（sapphire）衬底上低温外延生长出了Mg_xZn_1-xO晶体薄膜.x射线衍射（XRD）及能量色散x射线（EDX）分析表明，Mg_xZn_1-xO薄膜的晶体结构依赖于薄膜中Mg的组分x，随着Mg组分的增大，Mg_xZn_1-xO薄膜的结构从与ZnO晶体一致的六方结构转变为与MgO晶体一致的立方结构.对Mg_xZn_1-xO薄膜的紫外透 关键词： 电子束蒸发反应 xZn_1-xO晶体薄膜')" href="#">Mg_xZn_1-xO晶体薄膜 结构和光学性能     

射频磁控溅射法生长MgxZn1-xO薄膜的结构和光学特性

用射频磁控溅射法在80℃的衬底温度下制备出Mg_xZn_1-xO(0≤x ≤030)薄膜.x射线 衍射(XRD)结果表明，Mg_xZn_1-xO薄膜为单相六角纤锌矿结构， 没有形成任何显著 的MgO分离相，Mg_xZn_1-xO薄膜的择优取向平行于与衬底垂直的 c轴；c轴晶格常数随着Mg含量的增加逐渐减小.在Mg_xZn_1-xO薄膜的光透射谱中出现 锐利的吸收边，由透 射谱估算出Mg_xZn_1-xO薄膜的带隙宽度由332eV(x=0)线性地 增加到396eV(x=030). 关键词： xZn_1-xO薄膜')" href="#">Mg_xZn_1-xO薄膜 射频磁控溅射 Mg含量     

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.     

p型MgxZn1-xO薄膜材料的制备与光学特性

通过金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在GaAs衬底上生长出了Mg_xZn_1-xO薄膜,通过氧气气氛下的高温退火使得衬底中的As原子通过扩散作用进入薄膜形成受主,得到p型的Mg_xZn_1-xO薄膜。退火前后XPS谱中As(3d)峰的对比表明,Mg_xZn_1-xO薄膜中存在As。电学测试结果表明:退火对样品的电阻率和载流子浓度的影响很大。这是长时间的氧气退火使得氧空位数目明显减少,从而使Zn—O键数量显著增加造成的。在样品的X射线衍射(XRD)谱中,p型样品的(002)衍射峰明显弱于n型样品。而在二者的光致发光(PL)谱中,都存在着很强的近带边发射(NBE)峰和较弱的深能级发射(DLE)峰,p型样品的NBE峰明显较弱而DLE峰却很强。这些现象是由于As原子的扩散,使薄膜中产生了新的缺陷能级,导致能级间的激子复合更加复杂。稳定的p型Mg_xZn_1-xO薄膜的获得为制备Mg_xZn_1-xO同质结和发光二极管奠定了基础。     

CeO2的电子结构，光学和晶格动力学性质：第一性原理研究

基于考虑了Ce-4f电子间的库仑作用U和交换作用J的LDA+U方案,应用第一性原理计算系统研究了CeO₂的电子结构,光学和晶格动力学性质.电荷密度和电子局域函数的分布特征表明,CeO₂是属于共价键的绝缘体.介电常数、玻恩有效电荷张量和声子色散曲线的计算值和相应的实验结果符合得比较好. 关键词： 电子结构 光学性质 晶格动力学 第一性原理计算     

纤锌矿结构Zn1-xMgxO电子结构及吸收光谱的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法，计算了纤锌矿结构Zn_1-xMg_xO(x=0，00625，0125，025)的电子结构及吸收光谱. 计算结果表明，Mg的掺入使ZnO的电子结构发生了较大的改变，与Mg邻近的O原子得到电子的数目明显增大，进而O原子返回部分电子给邻近Zn原子. Zn-O间相互作用减弱，禁带宽度变大，这也从同一合金中Zn4s上移的程度得到证实. 其吸收光谱也随着Mg的掺入出现蓝移现象，其吸收边对应波长分别为379，     

纤锌矿结构Zn1-xMgxO电子结构及吸收光谱的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法,计算了纤锌矿结构Zn_1-xMg_xO(x=0,00625,0125,025)的电子结构及吸收光谱. 计算结果表明,Mg的掺入使ZnO的电子结构发生了较大的改变,与Mg邻近的O原子得到电子的数目明显增大,进而O原子返回部分电子给邻近Zn原子. Zn-O间相互作用减弱,禁带宽度变大,这也从同一合金中Zn4s上移的程度得到证实. 其吸收光谱也随着Mg的掺入出现蓝移现象,其吸收边对应波长分别为379, 关键词： 第一性原理计算 电子结构 吸收光谱 纤锌矿结构ZnO     

Structure and Photoluminescence of Polycrystalline MgxZn1-xO Films

Different photoluminescence （PL） spectra are observed for rf magnetron sputtered polycrystalline Mg0.25Zn0.75O and Mg0.37Zn0.63O films on silicon substrates when excited by different wavelengths. When the excitation wavelength is 280nm, a UV emission peak at 370nm and a blue peak at 462nm are generated for the Mg0.25Zn0.75O film, and those two peaks for the Mg0.37Zn0.63O film shift to 366nm and 466nm, respectively. The wavelengths of the PL peaks are related to the excitation wavelength. The stronger peak is obtained in the blue band due to a large number of oxygen vacancies caused by excess Zn and Mg atoms, while the weaker peak is obtained in the ultraviolet band.     

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.     

掺杂Fe、F对ZnO电子结构和光学性质的影响

本文采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势法,建立了Zn16O16、Zn15Fe1O16、Zn16O15F1、Zn15Fe1O15F1超晶胞,对掺杂前后ZnO超晶胞的能带结构分布、光学性质进行了计算与分析。计算结果表明：共掺杂Fe、F体系的形成能比单掺杂更小,稳定性更高;共掺杂体系的共价性最弱,更利于光生电子-空穴对的分离,且共掺杂体系的杂质能级数变得更为密集,电子更容易从低能级跃迁到高能级,进而提高光催化活性;Fe3+的掺入导致费米能级进入导带,产生莫特相变,使之导电性增强;共掺杂体系的介电函数虚部向低能方向移动,在可见光区域的吸收峰值明显增大,说明Fe、F共掺杂是一种很好的光催化材料。     

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。     

MgxZn1-xO薄膜的生长及其光学性能

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在蓝宝石(1120)衬底上生长高质量的Mg_xZn_1-xO合金薄膜,实验研究了各种不同Mg组分对样品光学性能的影响。通过光致发光荧光衰减特性对激子发光寿命的研究表明,激子的寿命随Mg组分的增加而增加,当Mg组分达到50%时,激子的寿命为872 ps。     

高温高压下Mg_xZn_(1-x)O固溶体的制备

研究了高温高压下制备MgxZn1-xO(0.30x0.60)固溶体的过程.在1000—2000℃和4—5.6GPa的条件下,制备出稳定的单一立方相MgxZn1-xO(x=0.4,0.5,0.6)固溶体,解决了常压下MgxZn1-xO的分相问题.通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜等测试手段,对MgxZn1-xO样品进行了表征,阐明了立方相MgxZn1-xO的形成机制,给出了高压下MgxZn1-xO固溶体的温度与组分相图.     

白宝石衬底上生长的MgxZn1-xO晶体薄膜的结构和光学性能

在白宝石 (sapphire)衬底上低温外延生长出了MgxZn1 -xO晶体薄膜 .x射线衍射 (XRD)及能量色散x射线 (EDX)分析表明 ,MgxZn1 -xO薄膜的晶体结构依赖于薄膜中Mg的组分x,随着Mg组分的增大 ,MgxZn1 -xO薄膜的结构从与ZnO晶体一致的六方结构转变为与MgO晶体一致的立方结构 .对MgxZn1 -xO薄膜的紫外透射光谱及紫外光致荧光谱 (UVPL)的分析表明 ,随着Mg组分的增大 ,光学吸收边产生明显的蓝移 ,表明MgxZn1 -xO晶体薄膜的带隙增大 ,且带隙连续可调 .吸收光谱和XRD测量显示 ,带隙高达 5 6 5eV的MgxZn1 -xO晶体薄膜与MgO之间的晶格失配仅为0 16 % .