Si衬底上MgxZn1-xO薄膜发光特性研究

采用射频磁控溅射（RFMS）法，在Si衬底上生长出具有（002）择优取向的MgxZn1-xO薄膜。透射光谱结果表明，与ZnO相比，MgxZn1-xO薄膜的吸收带边从378nm蓝移至308nm，这说明MgxZn1-xO薄膜的带隙随着Mg组分的增加而加宽。扫描电镜（SEM）能谱分析表明，薄膜中的Mg含量比靶源中的高。用不同波长的光激发得到的光致发光（PL）潜显示，在不同波长的光激励下，只出现单色蓝或绿发光峰，其它的发光峰消失，而且随着激发光波长从260nm、280nm到300nm的增加，发光峰位置分别从431nm、459nm红移至489nm，发光强度也显著增强。分析表明，这些发光峰与O空位有关。     

MgxZn1-xO单晶薄膜和MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

报道了利用等离子辅助分子束外延技术,在蓝宝石c平面上外延生长的MgxZn1-xO单晶薄膜以及MgZnO/ZnO异质结构的光学性质.室温下随着Mg浓度增加,合金薄膜样品的发光峰与吸收边均向高能侧移动.研究了样品紫外发光的起因,将MgxZn1-xO合金薄膜的发光归结为束缚激子的复合.在Mg0.08Zn0.92O/ZnO样品中,观察到了分别来自于ZnO层和MgZnO盖层的发光和吸收,并将其归因于来自ZnO层的自由激子和MgZnO盖层的束缚激子发射.     

Mg含量对 MgZnO薄膜光学性质的影响

利用射频磁控溅射技术,高纯的氩气作为溅射气体,分别选用不同Mg含量的MgxZn1-xO陶瓷靶材,在石英衬底上生长六角纤锌矿结构的MgxZn1-xO薄膜,并对薄膜进行了后期热退火处理。研究了Mg含量对MgxZn1-xO薄膜光学性质的影响。实验结果显示,随着Mg含量的增加,薄膜的带隙变宽;光致发光光谱中近带边发射中心蓝移,近带边紫外发射与可见光区深能级发射强度比值减小,发光质量下降;拉曼光谱仍然保持着ZnO的拉曼振动模式,但随着Mg含量的增加,E2high振动峰逐渐展宽,峰型对称性变差。分析表明,随着Mg的合金化,薄膜中产生了更多的杂质缺陷,结晶质量下降。     

PLD法合成MgxZn1-xO纳米柱阵列

使用脉冲激光沉积法(PLD)在Si(100)衬底上无催化生长出了MgxZn1-xO纳米柱阵列.扫描电镜结果发现:在较大的范围内,直径为30～50nm、长度约为60nm均匀分布的纳米柱阵列生长在一层厚度约为70nm的纳米晶薄膜上.XRD结果中的(002)峰和PL谱中的带边发射峰相对于纯ZnO薄膜都发生了不同程度的偏移,表明了Mg组分的掺入改变了ZnO的晶格常数和带隙宽度.分析了MgxZn1-xO纳米柱的生长机制.     

PLD法合成MgxZn1-xO纳米柱阵列

使用脉冲激光沉积法(PLD)在Si(100)衬底上无催化生长出了MgxZn1-xO纳米柱阵列.扫描电镜结果发现:在较大的范围内,直径为30～50nm、长度约为60nm均匀分布的纳米柱阵列生长在一层厚度约为70nm的纳米晶薄膜上.XRD结果中的(002)峰和PL谱中的带边发射峰相对于纯ZnO薄膜都发生了不同程度的偏移,表明了Mg组分的掺入改变了ZnO的晶格常数和带隙宽度.分析了MgxZn1-xO纳米柱的生长机制.     

MgZnO/ZnO p-n异质结的制备与特性

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在GaAs衬底上制备出了MgZnO/Zn0的p-n异质结,并研究了其I-V特性:开启电压约为3.6V,结特性良好.比较了n型ZnO层与P型MgxZn1-xO层的电阻率、迁移率和载流子浓度.ZnO层的电阻率很小,载流子浓度很大;而Mgxzn1-xO层的电阻率却大幅度的增加,载流子浓度较ZnO层小了一个数量级.通过对其n型与P型层的光致发光(PL)谱的测试发现,ZnO层与Mgxzn1-xO层分别在382和370nm处存在着由自由激子复合而导致的紫外发光峰,为近带边发光.MgxZn1-xO的紫外峰明显弱于ZnO样品的,这是由于MgZnO合金中易形成分相所造成的,所以现阶段其晶体质量还不能与ZnO的相比.另外,两样品在480nm附近都存在着比较弱的深能级发光峰,这是晶体的本征缺陷或其他杂质的引入造成的,并对样品进行了X射线衍射(XRD)谱与电致发光(EL)谱等测试与分析.     

MgZnO/ZnO p-n异质结的制备与特性

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在GaAs衬底上制备出了MgZnO/Zn0的p-n异质结,并研究了其I-V特性:开启电压约为3.6V,结特性良好.比较了n型ZnO层与P型MgxZn1-xO层的电阻率、迁移率和载流子浓度.ZnO层的电阻率很小,载流子浓度很大;而Mgxzn1-xO层的电阻率却大幅度的增加,载流子浓度较ZnO层小了一个数量级.通过对其n型与P型层的光致发光(PL)谱的测试发现,ZnO层与Mgxzn1-xO层分别在382和370nm处存在着由自由激子复合而导致的紫外发光峰,为近带边发光.MgxZn1-xO的紫外峰明显弱于ZnO样品的,这是由于MgZnO合金中易形成分相所造成的,所以现阶段其晶体质量还不能与ZnO的相比.另外,两样品在480nm附近都存在着比较弱的深能级发光峰,这是晶体的本征缺陷或其他杂质的引入造成的,并对样品进行了X射线衍射(XRD)谱与电致发光(EL)谱等测试与分析.     

MOCVD法制备MgZnO合金薄膜

采用金属有机化学气相沉积方法在C面蓝宝石衬底上生长MgxZn1-xO合金薄膜.c轴取向的MgxZn1-xO薄膜在600.～630℃温度下沉积.通过X射线衍射和透射光谱研究了薄膜的结构和光学特性.研究表明当x的取值小于等于0.39时,合金薄膜保持ZnO的六角形纤锌矿结构,没有观察到MgO分相,此时薄膜的能带宽度可以在3.3～3.95eV之间调节.     

MOCVD法制备MgZnO合金薄膜

采用金属有机化学气相沉积方法在C面蓝宝石衬底上生长MgxZn1-xO合金薄膜.c轴取向的MgxZn1-xO薄膜在600～630℃温度下沉积. 通过X射线衍射和透射光谱研究了薄膜的结构和光学特性. 研究表明当x的取值小于等于0.39时，合金薄膜保持ZnO的六角形纤锌矿结构，没有观察到MgO分相，此时薄膜的能带宽度可以在3.3～3.95eV之间调节.     

MOCVD法制备MgZnO合金薄膜

采用金属有机化学气相沉积方法在C面蓝宝石衬底上生长MgxZn1-xO合金薄膜.c轴取向的MgxZn1-xO薄膜在600.～630℃温度下沉积.通过X射线衍射和透射光谱研究了薄膜的结构和光学特性.研究表明当x的取值小于等于0.39时,合金薄膜保持ZnO的六角形纤锌矿结构,没有观察到MgO分相,此时薄膜的能带宽度可以在3.3～3.95eV之间调节.     

Mg_xZn_(1-x)O单晶薄膜和MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

报道了利用等离子辅助分子束外延技术,在蓝宝石c平面上外延生长的Mgx Zn1 - x O单晶薄膜以及Mg Zn O/Zn O异质结构的光学性质.室温下随着Mg浓度增加,合金薄膜样品的发光峰与吸收边均向高能侧移动.研究了样品紫外发光的起因,将Mgx Zn1 - x O合金薄膜的发光归结为束缚激子的复合.在Mg0 .0 8Zn0 .92 O/ Zn O样品中,观察到了分别来自于Zn O层和Mg Zn O盖层的发光和吸收,并将其归因于来自Zn O层的自由激子和Mg Zn O盖层的束缚激子发射     

脉冲激光沉积法制备氧化锌薄膜

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,具有优良的晶格、光学和电学性能,其显著的特点是在紫外波段存在受激发射。利用脉冲激光沉积法(PLD)在氧气氛中烧蚀锌靶制备了纳米晶氧化锌薄膜,衬底为石英玻璃,晶粒尺寸约为28-35 nm。X射线衍射(XRD)结果和光致发光(PL)光谱的测量表明,当衬底温度在100-250℃范围内时,所获得的ZnO薄膜具有c轴的择优取向,所有样品的强紫外发射中心均在378-385 nm范围内,深能级发射中心约518-558 nm,衬底温度为200℃时,得到了单一的紫外光发射(没有深能级发光)。这归因于其较高的结晶质量。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶 Zn O薄膜 .在室温下进行光致发光测量 ,观察到明显的紫光发射 (波长为 4 0 2 nm )和弱的紫外光发射 (波长为 384 nm ) .紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁 ;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁 .随着光激发强度的增加 ,紫光发射强度超线性增强 ,且稍有蓝移 ,而紫外光发光强度则近似线性增加 .在氧气中高温退火后 ,薄膜结晶质量明显提高 ,紫光发射强度变弱 ,紫外光发射相对增强 .     

射频磁控溅射ZnO薄膜的光致发光

用射频磁控溅射法在硅衬底上沉积出具有良好的择优取向的多晶ZnO薄膜.在室温下进行光致发光测量,观察到明显的紫光发射(波长为402nm)和弱的紫外光发射 (波长为384nm).紫光发射源于氧空位浅施主能级到价带顶的电子跃迁;紫外光发射则源于导带与价带之间的电子跃迁.随着光激发强度的增加,紫光发射强度超线性增强,且稍有蓝移,而紫外光发光强度则近似线性增加.在氧气中高温退火后,薄膜结晶质量明显提高,紫光发射强度变弱,紫外光发射相对增强.     

热氧化法制备ZnO薄膜及其特性研究

用热氧化金属Zn膜的方法在Si(111)衬底上制备ZnO薄膜。X射线衍射结果表明,500℃氧化的样品的结晶性能最好。随氧化温度的升高,薄膜内的应力方向在450~500℃之间发生转变,从沿c轴的张应力变为压应力。500℃氧化的样品的室温光致发光(PL)谱中,紫外峰的半高宽为94.8meV,其强度与深能级发射强度之比高达162。氧化温度超过700℃后,样品的PL谱以深能级发射为主,对此现象产生的原因进行了讨论。     

利用P-MBE在Si(111)衬底上生长氧化锌薄膜及其光学性质的研究

在Si(111)衬底上利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)生长氧化锌(ZnO)薄膜,研究了在不同衬底生长温度下(350～750℃)制备的ZnO薄膜的结构和光学性质．随着衬底温度的升高,样品的X射线及光致发光的半高宽度都是先变小后变大,衬底温度为550℃样品的结构及光学性质都比较好,这表明550℃为在Si(111)衬底上生长ZnO薄膜的最佳衬底温度;同时,我们还通过550℃样品的变温光致发光谱(81～300K)研究了ZnO薄膜室温紫外发光峰的来源,证明其来源于自由激子发射．     

Properties of Indium-Doped ZnO Films Prepared in an Oxygen-Rich Plasma

Indium-doped zinc oxide (ZnO:In) films were prepared in an Ar:O₂ plasma by reactive magnetron sputtering. The x-ray diffraction (XRD) patterns presented the crystal structures of ZnO:In films, while transmission spectra and photoluminescence (PL) spectra showed the changed band gap and the visible emission from defects, as compared to the PL spectra of undoped ZnO films. It was concluded that the increase of substrate temperature enhanced the crystal quality of ZnO:In films; the incorporation of In made the c-axis constant of the samples larger than that of undoped ZnO films; the blue emission was due to the transition from an unknown donor level by indium doping to the valance band; and the orange-green emission originated from acceptor defects (O_Zn) formed in the O-rich plasma. Meanwhile, the current- voltage characteristics and persistent photoconductivity phenomenon also could be explained by the increased acceptor defects (O_Zn) that formed when the substrate temperature was increased.     

Growth and characterization of ZnO nanowires grown on the Si(1 1 1) and Si(1 0 0) substrates: Optical properties and biaxial stress of nanowires

In this paper the effects of silicon substrates with different orientations on the morphological and optical properties as well as biaxial stress of ZnO nanowires were investigated. The ZnO nanowires were grown on Si(1 0 0) and Si(1 1 1) substrates by the vapor–solid (VS) method using a physical vapor deposition reactor. In addition ZnO nanowires were grown on Si(1 1 1) substrate by the vapor–liquid–solid (VLS) method using an Au film as catalyst, which were deposited on Si(1 1 1) substrate using a sputtering method, with the same conditions. Room temperature photoluminescence (PL) spectrum showed a stronger ultraviolet (UV) peak at 381 nm for the nanowires that were grown on Si(1 1 1) by the VS method than those that were grown on Si(1 0 0) with the same green emission (deep-level emission (DLE)) intensities at about 520 nm peak. On the other hand, the PL result of the ZnO nanowires, which were grown by the VLS method, showed the same intensities for the both UV and DLE peaks. Furthermore, the effects of silicon substrate orientation and Au catalyst on biaxial stress of the nanowires were studied by Raman spectrometer. It was discussed that Au catalyst was one of the important factors that could affect the biaxial stress value of the ZnO nanowires that were grown on Si substrates.     

退火对用PLD法制备ZnO薄膜的发光影响

用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(111)和蓝宝石衬底上制备的氧化锌薄膜,在不同的退火温度和不同的退火氛围中进行了退火处理.退火温度及退火氛围对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响用X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱进行了表征.实验结果表明,随着退火温度的提高,ZnO薄膜的压应力减小,并向张应力转化.在不同的退火温度退火...     

掺镁ZnO基薄膜体声波谐振器的制备和性能研究

固体装配型薄膜体声波谐振器(FBAR)机械强度好,尺寸小,可在硅片上三维立体集成,灵敏度大,在未来的通信设备制作高带通滤波器和物联网传感器中展现出广泛的应用前景。通过射频磁控溅射系统制备了以掺镁ZnO(MgxZn1-xO)作为压电层的固体装配型薄膜体声波谐振器,研究了掺镁ZnO对薄膜体声波谐振器谐振性能的影响。利用场发射扫描电镜(FESEM)对FBAR的结构进行了微观表征。比较了不同掺镁ZnO靶材对于晶向和谐振性能的影响。通过优化条件,制备出了性能优越的FBAR,其谐振频率在1.8~2.4GHz,品质因数(Q)可达800,回波损耗可达-30dB。