独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得安徽大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:周军签字日期:2008 年6 月2 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定, 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名:周军导师签名:方庆清签字日期:2008 年6 月2 日签字日期:2008 年6 月2 日学位论文作者毕业去向: 工作单位: 电话: 通讯地址: 邮编: 摘要 I 摘要 ZnO是Ⅱ-Ⅵ族宽禁带氧化物半导体材料,属于六角纤锌矿结构,具有较大的激子束缚能,可以实现室温下的紫外受激辐射。它的化学性质稳定,带隙达到 ,非常适用于短波长光学器件,是目前极具发展潜力的电子薄膜材料之一。最近研究发现,在ZnO中掺杂Mg、Cd可以改变ZnO的带隙,将有利于器件的光学参数调制。因此,制备出适合紫外光电器件需要的光学性能可以调制的高质量ZnO薄膜有着非常重要的科学意义和应用价值。本文利用脉冲激光沉积(PLD)方法在衬底不匹配度较大的Si单晶上制备出高c轴取向、蓝绿发光峰被完全抑制、适合紫外光器件的高质量Mg xZn l-xO薄膜。文章着重围绕Mg:ZnO薄膜的PLD制备工艺过程和结构与光学性能改性展开研究,主要研究内容如下: 1、在真空和有氧条件下利用脉冲激光沉积方法在Si(100)衬底上制备出高c 轴取向的Zn 1-xMg xO薄膜。在背景真空度5×10 -4Pa、沉积时间为40min条件下, 获得了高生长致密度的单晶Zn 1-xMg xO薄膜,薄膜的紫外发射峰强度高,缺陷发光峰几乎被完全抑制。 2、系统研究了Mg含量对样品结构的影响。在450℃生长温度条件下,Mg ?的靶材所制备的样品仍然保持六角纤锌矿结构, ?时样品结构转变为ZnMgO立方相结构,实验发现,通过550℃后续退火,立方相结构又重新转变为六角纤锌矿结构。随着靶材中Mg含量的增加,薄膜c轴晶格常数减小,表现为压应力,薄膜应力的出现对结晶质量将会产生影响。 3、系统研究了氧气氛、退火对Mg:ZnO薄膜结构特征的影响。实验表明, 适当的氧压有利于改善膜面结构,,同时对Mg在ZnO中固溶度产生影响;根据紫外发光峰的能量,我们推算出450℃,这是因为Zn饱和蒸气压比 Mg大,随着衬底温度的升高,薄膜表面的Zn挥发快,导致Mg相对含量增加, 偏离靶材中的化学剂量比,这意味着调节衬底温度可以控制薄膜中Mg的相对含量;同时实验发现,后续退火可促使晶粒进一步长大,引起薄膜表面Zn的挥发, 进而导致薄膜表面缺陷增多,Mg相对含量提高。 4、深入研究了Mg含量和工艺参数对薄膜光学性能的影响。实验发现,随脉冲激光沉积法制备Zn 1-xMg xO薄膜及其性能研究 II 着Mg含量的增加,紫外发射减弱,缺陷发光峰增强,薄膜带隙加宽;,紫外峰红移。我们认为,样品紫外发射峰是自由激子和束缚激子发射引起的;绿光带主要是由于氧间隙、锌位氧或者锌空位等缺陷能级发射引起的。 5、深入研究了薄膜的绿光发光带。实验发现,每个样品的绿光带都是由多个特定的缺陷发光峰叠加而成,不同样品的子发光峰的峰位相同,我们可以观察到五个比较明显的子发光峰,、、、 、。同时发现,缺陷相对浓度的改变引起相邻子峰之间相对强弱发生变化,这种相对强弱的变化,宏观上表现为各子峰叠加后的绿光发光带峰位的移动。关键词:ZnO;Zn 1-xMg xO;光致发光;脉冲激光沉积(PLD);结构;光学带隙 Abstract III Abstract ZnOis asemiconductorof Ⅱ-Ⅵrace with a wide direct band gap and a wurtzite structure. It paratively large exciton binding energy (60meV)andiscapability of emitingultraviol
脉冲激光沉积法制备Zn1-xMgxO薄膜及其性能研究 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.