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.     

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.     

紫外发光的半导体MgxZn1-xO薄膜制备与性质

利用ZnO微晶粉末以化学电泳法成功地在导电玻璃上制备了不同x值的紫外发光的宽禁带氧化物半导体三元化合物MgxZn1-xO薄膜.电子显微镜和X 射线衍射研究显示,薄膜由MgxZn1-xO微晶组成,薄膜中微晶大小的分散度比ZnO粉末有所减小,并更具择优取向的趋势.室温下光致发光测量给出,MgxZn 1-xO薄膜在小于380nm的紫外波段出现较强的半宽小于20nm的激子性发光峰,而且带边峰的半宽以及带边峰与杂质缺陷峰强度之比均较原始的ZnO粉末有明显改善,表明这种MgxZn1-xO薄膜具有优良的紫外发光特性.     

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.     

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合金的相结构转变和光学性质

利用等离子辅助分子束外延(P-MBE)技术,在蓝宝石c-平面上外延生长了MgxZn1-xO(0≤x≤0.65)合金薄膜,其x值分别为0,0.11,0.28,0.44,0.51和0.65.X射线衍射测量表明,随着x增加到0.28,只在2θ为34.46～34.67°的位置观察到(002)衍射峰,表明样品为单一六角纤锌矿结构的MgZnO合金.当x值增加到0.44时,观察到了MgxZn1-xO的相分离.当x值增加到0.65时,MgZnO合金完成了从单一六角纤锌矿结构向立方向结构的转变.通过对样品的光致发光谱、吸收谱的测量,详细研究了上述样品的相结构转变对其光学性质的影响.     

MgxZn1-xO合金的相结构转变和光学性质

利用等离子辅助分子束外延(P-MBE)技术,在蓝宝石c-平面上外延生长了MgxZn1-xO(0≤x≤0.65)合金薄膜,其x值分别为0,0.11,0.28,0.44,0.51和0.65.X射线衍射测量表明,随着x增加到0.28,只在2θ为34.46～34.67°的位置观察到(002)衍射峰,表明样品为单一六角纤锌矿结构的MgZnO合金.当x值增加到0.44时,观察到了MgxZn1-xO的相分离.当x值增加到0.65时,MgZnO合金完成了从单一六角纤锌矿结构向立方向结构的转变.通过对样品的光致发光谱、吸收谱的测量,详细研究了上述样品的相结构转变对其光学性质的影响.     

MgZnO和ZnO晶体薄膜紫外发光特性比较

用电子束蒸发反应沉积在Si(111)衬底上低温生长了立方MgZnO薄膜和高度C—轴取向的ZnO薄膜，X-射线光电子能谱(XPS)结果表明，立方MgZnO薄膜中的Mg含量比靶源中的高，紫外光致荧光谱(UVPL)测试显示，与ZnO相比MgZnO的荧光峰从393nm蓝移至373nm，这可能与MgZnO的带隙变宽有关，对ZnO薄膜的研究还发现，生长过程中充O2与否对ZnO发光特性的影响显著，不充O2时样品的紫外荧光峰较之充O2条件下制得的样品发生红移。     

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。     

n-ZnO/p-Si异质结UV增强型光电探测器的研究

采用平面工艺,在p+-Si背底上电子束蒸发Al制作欧姆电极,在p-Si外延层上溅射掺Al的 ZnO薄膜,再蒸发Al作有源区欧姆电极,研制成n-ZnO/p-Si异质结UV(ultraviolet)增强型光电探测器。测试结果表明:器件明显增强了200～400 nm紫外光的响应,同时保持了传统的Si探测器对波长大于400 nm波段的光谱响应,在330,420,468、525 nm附近有四个明显的光谱峰值响应。器件光致发光谱(PL)在371 nm处有发光峰值。     

MgO界面层对n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结LED光电性能的影响

为了较好地实现n-ZnO的电致发光(EL),利用水热法在p-GaN外延片上制备了ZnO纳米棒阵列,构造了n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结LED原型器件,并研究了MgO界面层对器件光电性能的影响。结果表明,n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结器件具有明显的二极管整流效应。室温、正向偏压下,n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结LED仅在430nm附近具有单一的发光峰,而n-ZnO纳米棒/MgO/p-GaN异质结LED的电致发光光谱由一个从近紫外到蓝绿光区的宽发光带组成。结合光致发光(PL)谱和Anderson能带模型,深入分析了n-ZnO纳米棒/p-GaN异质结的载流子复合机制。     

LP-MOCVD法制作n-ZnO/p-Si异质结及其电致发光研究

采用低压-金属有机化学气相沉积法(LP-MOCVD)在(100)p-Si衬底上制备未掺杂n型ZnO薄膜,并制作了相应的n-ZnO/p-Si异质结器件.通过X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)光谱和霍尔测试分别研究了所制备薄膜的结构、光学和电学特性.得到具有较高质量的n型ZnO薄膜.在室温条件下,测得了该类异质结器件正向注入电流下可见光和近红外区域的电致发光(EL).     

ZnO纳米晶的发光性质

研究了量子限域体系下ZnO纳米晶随尺寸变化的发光性质。吸收边随着颗粒尺寸减小发生持续的蓝移。光致发光光谱包含两个发光峰：一个是紫外激子发射,另一个是处于绿光区的杂质或缺陷发射,均受量子限域效应调制。带边发射相对于吸收峰的Stokes移动随着颗粒尺寸减小而增大。选择激发实验发现光致发光强烈依赖于激发能。     

玻璃中半导体CdSSe量子点的界面态发光

研究了玻璃中半导体Cd SSe量子点的界面态发光.在10 K温度下,通过PL 和吸收光谱实验,研究了半导体Cd SSe量子点,并进行了变温测量.分析了半导体量子点的量子尺寸效应、温度对PL 和吸收光谱的影响.实验发现PL 谱中在1.84e V和1.91e V有两个尖锐的发光峰,且峰位不随量子点尺寸大小变化而漂移,这是来源于与量子点尺寸无关的界面态的发光;同时,界面态的发光强度应与量子点半径成反比,实验结果与之相符.     

Photoluminescent properties of ZnO thin films grown on SiO2/Si(100) by metal-organic chemical vapor deposition

We report on the photoluminescent (PL) properties of ZnO thin films grown on SiO₂/Si(100) substrates using low pressure metal-organic chemical vapor deposition. The growth temperature of the films was as low as 400°C. From the PL spectra of the films at 10–300 K, strong PL peaks due to free and bound excitons were observed. The origin of the near bandedge emission peaks was investigated measuring temperature-dependent PL spectra. In addition, the Zn O films demonstrated a stimulated emission peak at room temperature. Upon illumination with an excitation density of 1 MW/cm², a strong, sharp peak was observed at 3.181 eV.     

ZnO/SiC/Si异质结的光电转换特性

我们利用直流溅射制备了一系列的n-ZnO/n-SiC/p-Si和n-ZnO/p-Si异质结,通过研究他们的结构、I-V曲线、光生伏特效应和光响应谱。并且研究了他们的光电转换特性。发现n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结的光电转换效率大约是n-ZnO/p-Si异质结的四倍。n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结的光响应曲线也比n-ZnO/p-Si异质结强,表明n-ZnO/p-Si异质结加入3C-SiC中间层后光响应明显增强。在表面光电流谱中n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结观察到两个拐点,而n-ZnO/p-Si异质结只观察到一个。通过以上研究可以看出3C-SiC在n-ZnO/n-SiC/p-Si异质结的光电转换中起了很大的作用.     

ZnO薄膜器件欧姆电极的高掺杂接触法制备

利用脉冲激光沉积方法在Al/Si衬底上生长出了高质量的n型ZnO单晶薄膜。研究并总结了以金属Al材料制备ZnO薄膜器件欧姆电极的方法。选择功函数合适的金属作为电极材料,比如In、Ti和Al等,可以在n型ZnO薄膜上制作良好的欧姆电极。研究发现,在金属Al和n型ZnO膜之间生长一层高掺杂的AZO层,可得到比Al与n型ZnO直接接触更优良的欧姆性能。并且,通过高温退火可以有效提高金属Al电极的结晶质量和电导率,降低电极与n型ZnO界面处的接触势垒,从而实现优良的欧姆接触性能。     

Mode characteristics of semiconductor equilateral triangle microcavities with side length of 5-20 /spl mu/m

Semiconductor equilateral triangle microresonators (ETRs) with side length of 5, 10, and 20 /spl mu/m are fabricated by the two-step inductively coupled plasma (ICP) etching technique. The mode properties of fabricated InGaAsP ETRs are investigated experimentally by photoluminescence (PL) with the pumping source of a 980-nm semiconductor laser and distinct peaks are observed in the measured PL spectra. The wavelength spacings of the distinct peaks agree very well with the theoretical longitudinal mode intervals of the fundamental transverse modes in the ETRs, which verifies that the distinct peaks are corresponding to the enhancement of resonant modes. The mode quality factors are calculated from the width of the resonant peaks of the PL spectra, which are about 100 for the ETR with side length of 20 /spl mu/m.     

Photoelectric conversion characteristics of ZnO/SiC/Si heterojunctions

A series ofn-ZnO/n-SiC/p-Si and n-ZnO/p-Si heterojunctions were prepared by DC sputtering. Their struc-tural properties, Ⅰ-Ⅴ curves, photovoltaic effects and photo-response spectra were studied. The photoelectric conver-sion characteristics of n-ZnO/n-SiC/p-Si and n-ZnO/p-Si heterojunctions were investigated. It is found that the pho-toelectric conversion efficiency of the n-ZnO/n-SiC/p-Si heterojunction is about four times higher than that of the n-ZnO/p-Si heterojunction. The photovoltaic response spectrum indicated that the photoresponse curve of n-ZnO/n-SiC/p-Si increased more strongly than that of n-ZnO/p-Si with the wavelength increasing. It shows that the photore-sponse ofn-ZnO/p-Si can be enhanced when inserting a 3C-SiC layer between ZnO and Si. There is one inflexion in the photocurrent response curve of the n-ZnO/p-Si heterojunction and two inflexions in that of the n-ZnO/n-SiC/p-Si het-erojunction. It is clear that the 3C-SiC plays an important role in the photoelectric conversion of the n-ZnO/n-SiC/p-Si heterojunction.