900℃空气退火对L-MBE生长的ZnO薄膜发光特性的影响

采用激光分子束外延法在蓝宝石衬底(0001)上生长了高度c轴择优取向的高质量ZnO薄膜,在空气中对生长的薄膜进行900℃退火处理,并对退火前后样品的结晶质量、发光特性采用X射线衍射(XRD)、变温光致发光(PL)研究.退火处理后的ZnO薄膜(0002)面XRDθ-2θ扫描曲线强度明显增强.在光致发光实验中,观测到薄膜分别在3.352,3.309和3.237eV附近有3个明显的近紫外发光峰,分别对应自由激子发射、中性施主或受主束缚激子I9及其声子伴线1Lo.随着温度升高,峰位逐渐向长波方向移动(即所谓"红移"),半高宽(FWHM)逐渐展宽;在发光谱中,来自于晶体缺陷的深能级(DL)区发光强度极小.     

GSMBE生长的高质量氮化镓材料

使用NH3作氮源,采用GSMBE方法在(0001)Al2O3衬底上生长出了高质量的GaN单晶外延膜.1.2μm厚的GaN外延膜的(0002)X射线双晶衍射峰回摆曲线的半高宽为6′,室温电子迁移率为300cm2/(V·s),背景电子浓度约为3e17cm-3.     

GSMBE生长的高质量氮化镓材料

使用NH3作氮源,采用GSMBE方法在(0001)Al2O3衬底上生长出了高质量的GaN单晶外延膜.1.2μm厚的GaN外延膜的(0002)X射线双晶衍射峰回摆曲线的半高宽为6',室温电子迁移率为300cm2/(V·s),背景电子浓度约为3×1017cm-3.     

ZnO纳米棒的电沉积生长方法研究

用含有硝酸锌(Zn(NO3)2)和六次甲基四胺(HMTA,C6H12N4)的电解液,在低温环境下采用阴极电沉积法在ITO玻璃上成功合成了氧化锌(ZnO)纳米棒阵列。系统研究了电压、前驱物(Zn2+)浓度、温度和种子层等参数对ZnO纳米棒形貌结构的影响,实现了ZnO纳米棒的可控制备。结果表明,在有种子层的情况下,当电压为-0.9V、Zn2+浓度为0.01M、温度为75℃条件下生长的ZnO纳米棒c-轴择优取向好、尺寸均匀(80~100nm),且在380~750nm的可见光波长范围内的透射率达到80%。     

分子束外延Pb1—xEuxTe材料的红外透射谱研究

在2.5～25μm范围内测量了分子束外延(MBE)Pb_(1-x)Eu_xTe薄膜材料(x=0,0.011,0.032,0.045)的室温红外透射谱,得到了折射率的色散关系及禁带宽度与组份x的关系,首次报道了禁带宽度与光学介电常数的经验公式,讨论了本文结果与其它报道的不同之处。     

分子束外延低温生长GaAs的Raman光谱研究

我们对从ＧａＡｓ衬底剥离下来的低温下分子束外延生长的ＧａＡｓ（ＬＴＧ－ＧａＡｓ）薄膜进行了喇曼光谱测量，研究了不同温度下生长的ＬＴＧ－ＧａＡｓ在退火前后晶体完整性的变化．我们首次观测到了１９０℃生长样品中Ａｓ沉淀物所引起的喇曼峰，并证明８００℃快速热退火３０秒后产生的Ａｓ沉淀物是无定形Ａｓ．     

Si衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上的GaN生长

使用MBE方法在Si(111)衬底和Si-SiO2-Si柔性衬底上生长了GaN外延层,并对在两种衬底上生长的样品进行了对比分析.在柔性衬底上获得了无裂纹的外延层,其表面粗糙度为0.6nm.研究了GaN外延层中的应力及其光学性质,光致发光测试结果表明柔性衬底上生长的外延层中应力和杂质浓度明显低于直接生长在Si衬底上的样品的值.研究结果显示了所用柔性衬底有助于改善GaN外延膜的质量.     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及表征

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上使用旋转涂覆技术生长了Zn O薄膜.对薄膜的XRD分析表明Zn O薄膜为纤锌矿结构并沿c轴取向生长.透射光谱表明薄膜的禁带宽度为3.2 8e V ,与Zn O体材料的禁带宽度3.30 e V基本相同.用光致发光谱分析了经过5 0 0～70 0℃热处理获得的Zn O薄膜,结果表明Zn O薄膜在室温下有较强的紫外带边发射,但当热处理温度高于70 0℃时,可见光波段发射明显增加     

Growth and electronic properties of ZnO epilayers by plasma-assisted molecular beam epitaxy

ZnO thin films were grown on c-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The crystalline properties of the layers as measured by x-ray diffraction were found to improve with lower growth temperatures, where the full-width at half-maximum (FWHM) of the x-ray rocking curves was shown to be in the range of 100 to 1,100 arcsec. The electronic properties were found to improve for higher growth temperatures, with n-type carrier concentration and electron mobility in the range of 1×10¹⁷ −5×10¹⁸ cm⁻³ and 80–36 cm²/Vs, respectively. Photoluminescence (PL) measurements indicated that growth at higher temperatures provided superior band edge radiative emission, while growth at lower temperatures resulted in significant deep level radiative emission centered at 2.35 eV. Photoconductive decay measurements exhibit a slow decay indicating the presence of hole traps, where Zn vacancies are believed to be the source of both the slow decay and the deep level emission observed in PL spectra.     

氧化锌薄膜生长与ZnO基薄膜晶体管制备

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长ZnO薄膜.XRD测试显示出(002)晶面的强衍射峰,表明生长的ZnO 薄膜是主度的c轴取向.基于 ZnO 薄膜基础,我们制备了 ZnO 基薄膜晶体管.     

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．     

磁控溅射制备ZnO薄膜及其掺杂的研究

利用磁控溅射制备了纯ZnO薄膜,并在NH3O-2A-r气氛中溅射Zn靶实现了ZnO薄膜的N掺杂;利用双靶共溅的方法分别制备了Al掺杂和N+Al掺杂样品。原子力显微镜(AFM)观察显示各ZnO薄膜样品具有较好的晶粒分布,退火处理能够显著提高薄膜的结构状态,N+Al共掺杂样品具有较好的表面平整度;在438cm-1附近观察到了喇曼谱特征峰;透射光谱揭示了激子的吸收特征和掺杂样品的吸收边向短波方向移动;发射光谱测试表明,掺杂样品比未掺杂样品有更强的紫外发射;同时分析了ZnO薄膜的掺杂机理。     

氮-铟共掺杂ZnO薄膜的制备及表征

以醋酸锌水溶液为前驱体,分别以醋酸铵和硝酸铟为氮(N)源和铟(In)源,采用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上沉积了氮铟(NIn)共掺杂ZnO薄膜。采用X射线衍射、场发射扫描电镜、霍尔效应、塞贝克效应、光致发光谱等分析方法,研究了NIn共掺杂对所得ZnO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响规律。结果表明:通过氮铟共掺杂,ZnO薄膜的电学和光学性能发生明显改变。优化工艺条件下,所得ZnO基薄膜结构均匀致密,电阻率为6.75×103Ω·cm,并且在室温光致发光谱中检测到很强的近带边紫外发光峰,表明薄膜具有较理想的化学计量比和较高的光学质量。     

X-Ray Diffraction and Photoluminescence Studies of InN Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy with Low Free-Carrier Concentration

We report studies of InN grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy. GaN templates were first grown on sapphire substrates followed by InN overgrown at 457°C to 487°C. Atomic force microscopy shows the best layers to exhibit step-flow growth mode of the InN, with a root-mean-square roughness of 0.7 nm for the 2 μm × 2 μm scan and 1.4 nm for the 5 μm × 5 μm scan.␣Measurements of the terrace edges indicate a step height of 0.28 nm. Hall measurements at room temperature give mobilities ranging from 1024 cm²/V s to 1904 cm²/V s and the electron concentrations are in the range of 5.9 × 10¹⁷ cm⁻³ to 4.2 × 10¹⁸ cm⁻³. Symmetric and asymmetric reflection x-ray diffraction measurements were performed to obtain lattice constants a␣and c. The corresponding hydrostatic and biaxial stresses are found to range from −0.08 GPa to −0.29 GPa, and −0.05 GPa to −0.32 GPa, respectively. Low-temperature photoluminescence peak energies range from 0.67 eV to 0.70 eV, depending on residual biaxial stress, hydrostatic pressure, and electron concentrations. The electron concentration dependence of the estimated Fermi level is analyzed using Kane’s two-band model and conduction-band renormalization effects.     

ZnO纳米棒的低温制备及表征

以硝酸锌、氨水为原料,采用低温水浴法在不同的温度下大规模制备了团簇状ZnO纳米棒,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)、X射线衍射(XRD)、室温光致发光(PL)等手段对ZnO纳米棒进行了表征.SEM结果表明,环境温度对ZnO的形貌和性质有很大的影响,随着温度增加,ZnO长径比越来越大,当温度为90℃时ZnO的平均直径100 nm,长度约为5 μm;EDX和XRD图谱表明,ZnO纳米棒是高纯的六角纤锌矿结构;对90℃条件下制备的ZnO进行光致发光性能测试,观察到波长位于423 nm附近有较强的蓝光发射.     

ZAO基底水热法制备ZnO纳米阵列及其形貌特征

采用水热法,在ZAO透明导电薄膜衬底上制备了不同形貌的ZnO纳米阵列.用SEM、紫外可见光分光光度计、四探针测试仪等测试手段对ZnO纳米阵列的形貌结构和物理特性进行了表征和测试.结果表明,不添加任何催化剂,0.075 M的乙酸锌水溶液中,90℃水温时可生长出形状规则的氧化锌纳米棒;相同的温度下,等摩尔浓度(0.05 M)的乙酸锌和六亚甲基四胺水溶液中,可生长出氧化锌纳米片阵列.光电性能测试表明所制备的ZAO/氧化锌纳米阵列具有良好的光透过性和导电性.