m面蓝宝石衬底上ZnO外延薄膜的性能

采用自行研制的CVD设备在m面蓝宝石衬底上成功生长了微米级的ZnO外延薄膜.采用X射线衍射(XRD)和双晶X射线摇摆曲线(DXRD)研究了所生长ZnO薄膜的结构特征.利用扫描电子显微镜(SEM)观测了ZnO样品的截面,并测得其厚度.同时利用室温光致发光(PL)谱及霍尔(Hall)测试研究了ZnO外延薄膜的光学性质和电学性质.     

NH3掺杂ZnO薄膜的生长及特性

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法,以NH3作为N元素的掺杂源,在蓝宝石衬底上生长了掺N的ZnO薄膜.利用X射线衍射、X射线光电子能谱、原子力显微镜、霍尔测量及先致荧光光谱等测试技术分析了薄膜的结晶性质、表面形貌、光电性质及掺杂元素N的价键特性.结果表明,NH3 的掺杂会影响ZnO薄膜的结晶特性,薄膜虽然仍是(002) 面择优取向生长,但同时也出现了ZnO的(100)及(101)面生长.在薄膜生长时N元素掺入到ZnO薄膜当中,并形成N-Zn、N-H、N-C键.C、H杂质的存在,使掺N ZnO薄膜表现为高阻,同时也影响了薄膜的光致发光特性.     

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．     

ZnO/Si(111)界面结构的同步辐射掠入射X射线衍射研究

在不同的衬底温度下,用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴高度取向的ZnO薄膜.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术研究了ZnO薄膜与Si(111)衬底的界面结构.GID结果表明:不管衬底温度是500℃还是300℃,在无氧气氛下用PLD方法制备的ZnO外延膜均处于压应力状态,且随着X射线探测深度的增加,应力增大.结合常规X射线衍射技术,计算了薄膜内的双轴应力;给出了样品的泊松比和c/a值,得出两样品均接近理想的六方密堆积结构,偏离标准的ZnO值.综合各方面实验结果,说明衬底温度控制在500℃时生长的ZnO薄膜具有较好的晶体质量.     

ZnO/Si (111）界面结构的同步辐射掠入射X射线衍射研究

在不同的衬底温度下,用脉冲激光沉积(PLD)方法制备了c轴高度取向的ZnO薄膜.采用同步辐射掠入射X射线衍射(GID)技术研究了ZnO薄膜与Si(111)衬底的界面结构.GID结果表明:不管衬底温度是500℃还是300℃,在无氧气氛下用PLD方法制备的ZnO外延膜均处于压应力状态,且随着X射线探测深度的增加,应力增大.结合常规X射线衍射技术,计算了薄膜内的双轴应力;给出了样品的泊松比和c/a值,得出两样品均接近理想的六方密堆积结构,偏离标准的ZnO值.综合各方面实验结果,说明衬底温度控制在500℃时生长的ZnO薄膜具有较好的晶体质量.     

Effects of Thickness on Properties of ZnO Films Grown on Si by MOCVD

采用金属有机化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长出具有高度C轴择优取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射、原子力显微镜和室温光致发光谱研究了厚度对ZnO薄膜的结构、表面和光学性能的影响.X射线衍射图显示ZnO薄膜只有单一的(0002)峰,具有高度择优取向.AFM和PL测试表明,在取样薄膜厚度范围内,薄膜的表面质量和发光性能没有随着薄膜厚度的增加而提高.这是因为薄膜在厚度增加的生长过程中,生长模型变化且晶粒增大.     

厚度对Si衬底上生长的ZnO薄膜性能的影响

采用金属有机化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长出具有高度C轴择优取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射、原子力显微镜和室温光致发光谱研究了厚度对ZnO薄膜的结构、表面和光学性能的影响.X射线衍射图显示ZnO薄膜只有单一的(0002)峰,具有高度择优取向.AFM和PL测试表明,在取样薄膜厚度范围内,薄膜的表面质量和发光性能没有随着薄膜厚度的增加而提高.这是因为薄膜在厚度增加的生长过程中,生长模型变化且晶粒增大.     

氧压对PLD制备掺铜ZnO薄膜光学性质的影响

为了研究生长氧压对ZnO薄膜的结构和光学性质的影响,采用脉冲激光沉积技术,在P-Si〈111〉衬底上制备了不同生长氧压下的掺铜ZnO薄膜.利用X射线衍射仪对样品的结构进行了分析,并用荧光分光光度计对样品的光致发光谱进行了测量.结果表明,所有样品均在2θ=34.3°附近出现ZnO(002)衍射峰,没有发现Cu的衍射峰,在...     

Mg预处理蓝宝石衬底法制备的Zn极性ZnO外延薄膜的结构研究

通过分子束外延法在经Mg预处理的蓝宝石衬底上制备了ZnO单晶薄膜,利用高分辨透射电镜、电子全息和X射线能谱对该薄膜的结构进行了细致的研究.结果表明,在蓝宝石衬底上预沉积一层很薄的Mg层,可以生长均匀Zn极性的ZnO外延薄膜.ZnO/MgO/蓝宝石的界面非常清晰锐利,同时在界面处可以观察到大约3个原子层的MgO.预沉积的Mg薄层对随后ZnO的极性选择起了关键性作用.     

InGaAs/InP界面控制对InGaAs薄膜电学和光学性质 的影响

研究了全固态源分子束外延(MBE)生长InGaAs/InP异质结界面扩散对InGaAs外延薄膜电学和光学性质的影响.通过X射线衍射、变温霍尔测试和变温光致发光等方法对InGaAs薄膜样品进行细致研究.发现在InGaAs/InP界面之间插入一层利用As_4生长的InGaAs过渡层,能够显著改善上层InGaAs(利用As_2生长)外延薄膜的电学性能,其低温迁移率显著提高.同时荧光峰反常蓝移动消失,光学性质有所改善.研究表明利用As_4生长InGaAs过渡层,可显著降低As在InP中反常扩散,获得陡峭的InGaAs/InP界面,从而提高InGaAs材料电学和光学性能.