ZnO基紫外探测器的制作与研究

利用新型的等离子体辅助金属有机化学气相沉积(P-MOCVD)系统在蓝宝石、硅等衬底上生长出具有单一c轴取向、高阻的ZnO薄膜,利用添加的等离子体发生装置,进行氮掺杂获得高阻ZnO薄膜。利用ZnO的宽禁带与高光电导特性,结合MSM(金属-半导体-金属)结构器件响应度高、速度快、随偏压变化小、工艺简单、易于单片集成等优点,制作了ZnO基紫外探测器,器件规格为80 μm×100μm,电极为叉指式电极。测试中采用500 W的氙灯做测试光源,探测器的Ⅰ-Ⅴ特性曲线显示;正向偏压下探测器的暗电流及光照电流与外加偏压呈线性增长。不同波长下的响应曲线显示:探测器对紫外波段有响应,响应峰值在375nm附近。     

非线性迭层光栅的光学限制特性

首次报导了在具有非线性响应的ＺｎＳ／ＺｎＳｅ迭层光栅中实现的光学限制效应,其光学限制阈值大约为１４０ｍＷ（１．４２×１０＾５Ｗ／ｃｍ＾２）,限幅阈值２４ｍＷ。理论分析表明,这种迭层光栅的光学限制机理是来自双光子吸收产生的自由载流子相起的自散焦效应对材料折射率的贡献,产生了非线性折射率的结果。我们发现这种由半导体多层结构制成的光功率限制器不但具有较低的阈值和较宽的频谱响应,而且具有其阈值强度依赖于器     

Comparative Study of Properties of ZnO／GaN／Al203 and ZnO／Al203 Films Grown by Low－Pressure Metal Organic Chemical Vapour Deposition

ZnO films were deposited by low-pressure metal organic chemical vapour deposition on epi-GaN/Al203 films and c-Al203 substrates. The structure and optical properties of the ZnO/GaN/Al203 and ZnO/Al203 films have been investigated to determine the differences between the two substrates. ZnO films on GaN/Al203 show very strong emission features associated with exciton transitions, just as ZnO films on Al2O3, while the crystalline structural qualities for ZnO films on GaN/Al2O3 are much better than those for ZnO films directly grown on Al203 substrates. Zn and O elements in the deposited ZnO/GaN/Al2O3 and ZnO/Al2O3 films are investigated and compared by x-ray photoelectron spectroscopy. According to the statistical results, the Zn/O ratio changes from Zn-rich for ZnO/Al2O3 films to O-rich for ZnO/GaN/Al2O3 films.     

表面预处理对氧化锌薄膜质量的影响

用MOCVD方法在c面蓝宝石衬底上生长ZnO薄膜。生长前衬底表面进行预处理,观察不同表面预处理对ZnO薄膜质量的影响。测量氧化锌的XRD谱,观察表面预处理后对氧化锌薄膜结晶质量的影响。室温下用325nm的He-cd激光器作为激发源测量ZnO薄膜的紫外发光谱,观察表面处理后对ZnO薄膜发光特性的影响。用HL5500 Hall System分别对ZnO薄膜的电学特性进行了测试。得到了ZnO薄膜的电阻率和霍尔迁移率,并得到氧气气氛处理后电阻率变小,霍尔迁移率变大;氮气气氛射频处理后电阻率变大,霍尔迁移率变小的结果。     

MOCVD法生长SAWF用ZnO/Diamond/Si多层结构

使用等离子体辅助MOCVD系统在金刚石,硅衬底上成功地制备了氧化锌多层薄膜材料,通过两步生长法对薄膜质量进行了优化。XRD测试显示优化后的样品具有c轴的择优取向生长,PL谱测试表明样品经优化后不仅深能级发射峰消失,同时紫外发射峰增强。对优化后的样品的表面测试显示出较低的表面粗糙度。比较氧化锌多层薄膜结构的声表面波频散曲线,ZnO薄膜声表面滤波器受膜厚和衬底材料的影响较大。当ZnO薄膜较薄时,在它上面的传播速度将与衬底上的传播速度接近,与其他衬底上生长的薄膜相比,以金刚石这种快声速材料为衬底的ZnO多层薄膜结构,声表面波滤波器的中心频率将提高1倍左右。     

ZnS/ZnSe周期性迭层介质中光的反射特性分析

基于光在多层介质中的传输理论,对ZnS/ZnSe周期迭层介质结构中光的反射特性作了分析和计算,由得到的Bragg反射率与光波长的关系曲线,发现当ZnS/ZnSe的折射率改变时,其Bragg反射率曲线将发生平移,平移的方向与Δn为“正”或“负”有关.据此,提出了利用ZnS/ZnSe的光学非线性特性,可能研制出光控“开关”或“光逻辑门”,用于光计算和光互连.     

ZnO薄膜的掺杂特性

通过MOCVD方法生长的ZnO薄膜一般为富锌生长,呈n型电导,要想得到高阻或低阻p-ZnO薄膜需要对其进行掺杂施主或受主杂质.主要研究在生长过程中通过NH₃对ZnO薄膜进行氮掺杂的情况,利用优化生长条件,即生长温度为610℃,Ar气(携带DEZn)流量为4sccm,O₂流量为120sccm,N₂流量为600sccm,得到在NH₃流量为80sccm时生长样品的结晶质量最高,在掺杂薄膜中NH₃流量高于或低于80sccm时,样品的表面形貌都将变差,只有在80sccm时表面粗糙度最低晶粒最小,表明该流量下获得的样品表面较光滑致密.所以80sccmNH₃流量为在R面蓝宝石上生长<110>取向ZnO薄膜的最佳掺杂流量.Hall测量结果表明,NH₃流量为50sccm的样品电导呈弱p型,电阻率为102Ω·cm,空穴载流子浓度为+1.69×10¹⁶cm^-3,迁移率为3.6cm²·V^-1·s^-1;当NH₃流量增加时样品的电导呈n型,电阻率最高达10⁸Ω·cm,我们认为与进入ZnO薄膜的H的量有关,并对其变化机理进行了详细的分析.     

等离子MOCVD系统生长ZnO薄膜掺N2和掺NH3特性比较

利用MOCVD方法生长了高质量的ZnO薄膜材料,分别通过N2和NH3对c面和R面蓝宝石衬底上生长的ZnO薄膜材料进行了掺杂行为研究.掺N2时,X射线衍射半峰全宽仅为0.148°,室温光荧光发光峰位于3.29eV,半峰全宽～100meV,电阻率由0.65 Ω·cm增大到5×l04Ω·cm.掺NH3时,X射线衍射峰半峰全宽0.50°,样品为弱p型,电阻率为102Ω·cm,载流子浓度为1.69×1016 cm-3.同时我们还观察到弱p型材料很容易退化成n型高阻材料.     

Preparation and Characterization of Transparent Conductive Nb-Doped ZnO Films by Radio-Frequency Sputtering

Niobium-doped ZnO （NZO） transparent conductive films are deposited on glass substrates by rt sputtering at 300℃. Effects of sputtering power on the structural, morphologie, electrical, and optical properties of NZO films are investigated by x-ray diffraction （XRD）, field emission scanning electron microscopy （FESEM）, Hall measurement, and optical transmission spectroscopy. The obtained films are polycrystalline with a hexagonal wurtzite structure and preferentially oriented in the （002） crystallographic direction. The minimum resistivity of 4.0×10^-4Ω·cm is obtained from the film grown at the sputtering power of 170W. The average optical transmittance of the films is over 90%.     

掺半导体玻璃波导特性研究

利用离子交换技术制成了单模和多模掺CdSxSe_1-x半导体玻璃波导。通过对波导参数的测量得出这种波导的折射率剖面满足费米函数分布。同时,对这种K⁺—Na⁺离子交换技术得到的单模波导在0.5145μm波长下输入—输出功率的测量,观测到它的功率限制作用。并得到在Ar⁺激光0.5145μm波长下吸收系敲是4cm^-1。在这篇文章中,我们对波导的光功率限制起源于热效应进行了分析和讨论。