Bi掺杂ZnO籽晶层生长纳米ZnO薄膜性能研究

采用溶胶 凝胶法制备得到不同浓度Bi3+掺杂ZnO籽晶层,又进一步采用水热法合成了六方纤锌矿结构的ZnO纳米棒。通过X线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、光致发光（PL）谱等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行测试和表征。结果表明,在不同浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上生长纳米ZnO薄膜,ZnO的晶体结构没有改变,均为六方纤锌矿结构,且(002)晶面的峰强明显高于其他晶面的峰强值;在FESEM电镜观察下发现,不同掺杂浓度Bi掺杂ZnO籽晶层上水热生长的纳米ZnO薄膜均为纳米棒状。PL光谱显示随着Bi掺杂量增加,样品的近紫外发射峰和晶格缺陷峰等峰值明显增大,且有红移现象产生。其中禁带宽度随着Bi掺杂量的增大而减小,说明Bi3+可以有效地调节ZnO的禁带宽度。     

脉冲激光沉积法Li-N双受主共掺p型ZnO薄膜的生长及其特性

采用脉冲激光沉积技术制备了Li-N双受主共掺杂p型ZnO薄膜,其中Li来自Li掺杂ZnO陶瓷靶,N来自N2O生长气氛.室温Hall测试发现Li-N共掺p型ZnO薄膜的最低电阻率为3.99Ω·cm,迁移率为0.17cm2/(V·s),空穴浓度为9.12×1018cm-3.PL谱测试发现了与Li受主和N受主态相关的发光峰,其受主能级分别约为120和222meV.由p-ZnO:(Li,N)薄膜制备的ZnO同质p-n结具有整流特性.     

脉冲激光沉积法Li-N双受主共掺p型ZnO薄膜的生长及其特性

采用脉冲激光沉积技术制备了Li-N双受主共掺杂p型ZnO薄膜,其中Li来自Li掺杂ZnO陶瓷靶,N来自N2O生长气氛.室温Hall测试发现Li-N共掺p型ZnO薄膜的最低电阻率为3.99Ω·cm,迁移率为0.17cm2/(V·s),空穴浓度为9.12×1018cm-3.PL谱测试发现了与Li受主和N受主态相关的发光峰,其受主能级分别约为120和222meV.由p-ZnO:(Li,N)薄膜制备的ZnO同质p-n结具有整流特性.     

掺锂氧化锌纳米线的光致发光特性

氧化锌（ZnO）是直接宽带隙半导体材料,有高达60meV的激子束缚能,是下一代短波长光电材料的潜在材料。首先制备了优良的多孔氧化铝（Anodic Aluminum Oxide）有序孔洞阵列;以其为模板,采用直流电化学沉积的方法,在其规则排列的孔中沉积得到锌的纳米线;然后将其在高温下氧化,得到氧化锌的纳米线。XRD图显示Li掺杂前后的ZnO纳米线具有较好的晶态结构。对Li掺杂前后的ZnO纳米线进行光学特性测量,结果表明,ZnO纳米线有两个发光峰,分别位于382nm和508nm处;Li掺杂较大地改善了ZnO纳米线的发光性能,本征发光峰移到395nm处,蓝绿发光强度也有了很大程度的提高。     

掺Si对AlGaInP/GaInP多量子阱发光性能的影响

研究了Si掺杂对MOCVD生长的（Al0.3Ga0.7）In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱发光性能的影响．样品分为两类：一类只生长了（Al0.3Ga0.7）In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构;另一类为完整的多量子阱LED结构．对于只生长了（Al0.3Ga0.7）In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构的样品,掺Si没有改变量子阱发光波长,但使得量子阱发光强度略有下降,发光峰半高宽明显增大．这应是掺Si使量子阱界面质量变差导致的．而在完整LED结构的情况下,掺Si却大大提高了量子阱的发光强度．相对于未掺杂多量子阱LED结构,垒层掺Si使多量子阱的发光强度提高了13倍,阱层和垒层均掺Si使多量子阱的发光强度提高了28倍,并对这一现象进行了讨论．     

Co掺杂ZnO纳米棒的电沉积法制备及其光学性能

在Zn（NO3）2和Co（NO3）2溶液中,以柠檬酸作为络合剂,采用阴极恒电位沉积法直接在ITO衬底上制备出纯ZnO和Co掺杂ZnO（ZnO∶Co）纳米棒阵列膜。采用X射线衍射、扫描电镜和能量色散谱对所制备ZnO纳米棒的晶体结构和表面形貌进行了表征,利用光致发光光谱研究了样品的发光性质。结果表明：所制备的ZnO纳米棒呈六角纤锌矿结构,具有沿（002）面择优生长特性,Co掺杂使ZnO纳米棒的直径变细。部分Co^2＋取代了Zn^2＋进入ZnO的晶格,掺入量为2.2at%左右。Co掺杂使ZnO的禁带宽度变窄,紫外发射峰产生显著红移。     

掺Al对ZnO薄膜发光性能的调控作用

采用溶胶-凝胶法，在玻璃上制备了不同掺Al浓度的ZnO薄膜。x射线衍射（XRD）结果表明，所制备的薄膜具有c轴择优取向，随着掺Al浓度的增加，（002）峰向低角移动，峰强逐渐减弱。探讨了掺Al对ZnO薄膜发光性能的调控作用，薄膜的透射谱表明：通过改变掺Al浓度，可以提高ZnO薄膜的紫外光透过率，使其吸收边向短波长方向的移动被控制在一定的范围内，从而使薄膜禁带宽度连续可凋；薄膜的光致发光（PL）谱显示：纯ZnO薄膜的PL谱是由紫外激子发光和深能级缺陷发光组成，通过掺Al有助于减少薄膜的缺陷，减弱深能级的缺陷发光，同时紫外带边发射的峰位向高能侧蓝移，与吸收边缘移动的结果相吻合，由紫外发光峰位获得的光禁带与通过透射谱拟合得到的光禁带基本一致。     

Si基氨化ZnO/Ga2O3薄膜制备GaN纳米线

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上溅射ZnO中间层和Ga2O3薄膜,然后在管式炉中常压下通氨气对ZnO/Ga2O3薄膜进行氨化,高温下ZnO层在氨气气氛中挥发,而Ga2O3薄膜和氨气反应合成出GaN纳米线.X射线衍射测量结果表明利用该方法制备的GaN纳米线具有沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿结构.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外透射谱、能量弥散谱及选区电子衍射观测并分析了样品的形貌、成分和晶格结构.研究发现ZnO层的挥发有利于Ga2O3和NH3反应合成GaN纳米线.     

Si基氨化ZnO／Ga2O3薄膜制备GaN纳米线

利用射频磁控溅射法在Si(111)衬底上溅射ZnO中间层和Ga2O3薄膜，然后在管式炉中常压下通氨气对ZnO/Ga2O3薄膜进行氨化，高温下ZnO层在氨气气氛中挥发，而Ga2O3薄膜和氨气反应合成出GaN纳米线．X射线衍射测量结果表明利用该方法制备的GaN纳米线具有沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿结构．利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外透射谱、能量弥散谱及选区电子衍射观测并分析了样品的形貌、成分和晶格结构．研究发现ZnO层的挥发有利于Ga2O3和NH3反应合成GaN纳米线．     

硅基镓浓度对GaN晶体膜质量的影响

采用射频磁控溅射工艺在扩镓硅基上溅射Ga2O3薄膜，再氮化反应组装GaN晶体膜，并对其生长条件进行了研究。用傅里叶红外谱仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)和光致发光(PL)谱对样品进行结构、形貌和发光特性的分析。测试结果表明，采用此方法可得到六方纤锌矿结构的GaN晶体膜。镓浓度在影响膜层质量方面起着不可忽视的作用，随着扩镓浓度的增加，薄膜的晶化程度和发光特性明显提高。     

ZnO纳米棒的低温生长及光致发光性能

采用化学溶液沉积法在ITO导电玻璃上制备近一维ZnO纳米棒. 利用X射线衍射（XRD) 、扫描电子显微镜（SEM）和光致发光谱（PL）对样品进行表征,研究了不同Zn2+摩尔浓度和不同生长时间对样品的结构、形貌和光致发光性能的影响. 结果表明,所制备的ZnO纳米棒为纤锌矿结构并沿c轴择优取向生长. 另外,随着Zn2+摩尔浓度的增加,纳米棒的直径增大. 当Zn2+摩尔浓度为0.1M时,ZnO纳米棒的直径和长度都随生长时间的增加而增加. PL测试表明,样品均具有良好的发光性能,并且ZnO纳米棒的结晶质量随着Zn2+摩尔浓度和生长时间的增加均有所提高.     

Cu掺杂对sol-gel法制备的ZnO:Co薄膜发光特性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Cu、Co共掺的Zn0.95-xCo0.05CuxO(x=0,0.01,0.03,0.05)薄膜,并用金相显微镜和X射线衍射(XRD)研究了样品薄膜的形貌和结构,结果发现掺杂量影响着衍射峰的强度和位置。测量了样品的室温光致发光谱(PL谱),所有样品均观察到紫外发光带和蓝光发光带,同时伴随有较弱的绿光发光带。微量Cu掺杂能够显著提高ZnO∶Co薄膜的发光强度,对样品的发光机制进行了讨论。     

Sn掺杂量对Sn-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃和硅衬底上制备了不同Sn掺杂量的Sn-Al共掺的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、光致发光谱(PL)等测试手段,对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明:所制备的样品晶粒均沿(002)方向择优生长,且随着Sn元素掺杂量的增加,择优取向性先增强后减弱,同时薄膜的半高宽先减小后增大,半高宽最小时,薄膜的结晶质量最好。与只掺Al元素的ZnO薄膜相比,共掺后的薄膜近紫外发光峰的强度明显降低,出现了轻微的蓝移,且在600 nm处的缺陷发光强度明显增强;随着Sn掺杂量的增加薄膜的透过率先增加后减小。与AZO薄膜相比,当Sn的掺杂量为0.020时,薄膜的结晶质量更好,缺陷发光更强,光透过率更高。     

Cu掺杂对sol-gel法制备的ZnO∶Co薄膜发光特性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Cu、Co共掺的Zn0.95-xCo0.05CuxO(x=0,0.01,0.03,0.05)薄膜,并用金相显微镜和X射线衍射(XRD)研究了样品薄膜的形貌和结构,结果发现掺杂量影响着衍射峰的强度和位置。测量了样品的室温光致发光谱(PL谱),所有样品均观察到紫外发光带和蓝光发光带,同时伴随有较弱的绿光发光带。微量Cu掺杂能够显著提高ZnO∶Co薄膜的发光强度,对样品的发光机制进行了讨论。     

2μm InGaSb/AlGaAsSb应变量子阱激光器的MBE生长研究

摘要：对InGaSb/AlGaAsSb应变量子阱和GaSb接触层掺Te的MBE生长进行了研究。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)设备、光致发光谱(PL)测试,对应变量子阱的生长参数进行了优化。量子阱室温PL测试,发光波长为1.98 μm,半峰宽为115nm。通过Hall测试优化了GaSb外延掺Te的生长参数,最优的掺杂浓度为1.1271018 cm-3,电阻率为5.29510-3Ω?cm。     

溶胶-凝胶法制备Co掺杂ZnO纳米粉体光学性能

以六水硝酸锌、乙二醇甲醚、硝酸钴为原料,乙醇胺为稳定剂,利用溶胶-凝胶法成功地制备了掺杂Co离子的氧化锌(ZnO)纳米粉体,研究了过渡金属离子Co的掺杂浓度和热处理温度对ZnO的晶体结构、形貌、光致发光等性能的影响。结果表明,合成的粉体ZnO纤锌矿结构,粒径大小约(15~20)nm,且随热处理温度的增加衍射峰强度逐渐增加,粒度逐渐增大,并在(101)面择优生长。光致发光(PL)谱显示,在紫外-可见光区具有很强的发光峰,随热处理温度和掺杂浓度的不同而发生变化,Zn离子与掺杂的Co离子的摩尔比为100∶2,500℃热处理时发光峰强度最高。     

Eu3+,Li+共掺杂ZnO薄膜结构与发光性质的研究

为了研究Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜结构与发光性质,采用脉冲激光沉积方法在P型单晶Si（111）衬底上制备了Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜,其中,Eu3+作为发光中心,而Li+作为低价电荷的补偿离子和发光敏化剂。分别对样品进行了X射线衍射谱测试和光致发光谱分析。得出的数据中X射线衍射谱显示,Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜具有c轴择优取向,X射线衍射谱中除ZnO晶向以外没有出现其它结晶峰;Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜的光致发光谱与ZnO纯晶体薄膜的发射光谱基本相似,但是掺杂ZnO薄膜的紫外发光峰却出现红移现象,峰值位于382nm处,且发光峰也不尖锐。当以395nm的激发光照射样品时,在光致发光光谱中观察到了稀土Eu3+在594nm,613nm附近的特征发光峰。结果表明,掺杂元素Eu3+,Li+均已进入到ZnO晶格中,形成了以Eu3+为发光中心的ZnO纤锌矿结构。     

掺Si对AlGaInP/GaInP多量子阱发光性能的影响

研究了Si掺杂对MOCVD生长的(Al0.3Ga0.7)In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱发光性能的影响.样品分为两类:一类只生长了(Al0.3Ga0.7)In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构;另一类为完整的多量子阱LED结构.对于只生长了(Al0.3Ga0.7)In0.5P/Ga0.5In0.5P多量子阱结构的样品,掺Si没有改变量子阱发光波长,但使得量子阱发光强度略有下降,发光峰半高宽明显增大.这应是掺Si使量子阱界面质量变差导致的.而在完整LED结构的情况下,掺Si却大大提高了量子阱的发光强度.相对于未掺杂多量子阱LED结构,垒层掺Si使多量子阱的发光强度提高了13倍,阱层和垒层均掺Si使多量子阱的发光强度提高了28倍,并对这一现象进行了讨论.     

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N-Al共掺的p型ZnO薄膜，N2O为生长气氛．利用X射线衍射（XRD），Hall实验，X射线光电子能谱（XPS）和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究．结果表明，薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量，N以N-Al键的形式存在．N-Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时，共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值，载流子浓度为2.52e17cm－3，电阻率为57.3Ω·cm，Hall迁移率为0.43cm2/(V·s)．N-Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向，在可见光区域透射率高达90%．     

磷扩散氧化锌单晶的性质

分别在550和800℃对CVT方法生长的非掺ZnO单晶进行闭管磷扩散. 通过Hall测试、X射线光电子谱（XPS) 、光致发光（PL）以及喇曼散射对扩散后的样品进行测试分析. 发现扩散掺杂后的ZnO单晶仍显示n型导电性,自由电子浓度比非掺样品增高,在800℃扩散后尤为明显. PL测试结果表明,掺杂样品在420~550nm范围的可见光发射与缺陷有关. XPS测试表明:在550℃掺杂,P原子更易代替Zn位;在800℃扩散时,P未占据Zn位,而似乎占据了O位. 最终在磷扩散后的ZnO单晶中形成了高浓度的浅施主缺陷,造成了自由电子的显著增加.