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     

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.     

生长温度和化学剂量比对MgZnO合金薄膜相结构的影响

利用等离子辅助分子束外延技术,在蓝宝石c-平面上外延生长了ZnO单晶薄膜.原位反射式高能电子衍射结果表明,在650℃时样品为平整的表面.但X射线衍射测量表明,在此温度下添加Mg源生长的MgxZn1-xO合金薄膜,随Mg量的增加很快经历了六角相-混合相-立方相的相结构转变,这与扫描电子显微照片的直观结果相对应.分析指出该结果是由生长温度和Ⅱ、Ⅵ族元素的化学剂量比共同决定的.     

生长温度对L-MBE制备的ZnO薄膜性能的影响

在蓝宝石C面上利用激光分子束外延(L-MBE)的方法,分别在250、300、350、400和450 ℃下生长了高度C轴取向的ZnO薄膜,并对样品进行了X射线衍射、光致发光谱及反射式高能电子衍射的分析.测试结果表明,较低温度时,随着生长温度的升高,薄膜的结晶及发光性能得到提高;但是当温度进一步升高,却有所变差.这说明利用L-MBE系统制备ZnO薄膜存在一合适的温度范围,并对此机理进行了深入分析.     

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.     

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．     

Si_(1-x)Ge_x/Si多层异质外延结构的研究

对制作的 Ｓｉ１－ｘＧｅｘ／Ｓｉ多层异质外延结构进行了研究。并对其做了反射高能电子衍射（ＲＨＥＥＤ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和扩展电阻（ＳＲ）等测量,给出了利用这种结构研制出的异质结双极晶体管（ＨＢＴ）的输出特性曲线。     

In掺杂对ZnO薄膜结构及光学特性的影响

通过射频反应溅射法在硅衬底上制备了具有ｃ轴择优取向和小晶格失配的In掺杂ZnO薄膜．在室温下测量样品的光致发光（PL）光谱,观察到波长位于415nm（3.02eV）和430nm（2.88eV）附近的蓝紫发光双峰．研究了不同In掺杂量对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响．当In片面积为靶总面积的3%时,样品具有高度的ｃ轴择优取向和较小的晶格失配（0.16%）;同时在PL谱中观察到波长位于415nm（3.02eV）和433nm（2.86eV）处的强蓝紫光双峰．     

In掺杂对ZnO薄膜结构及光学特性的影响

通过射频反应溅射法在硅衬底上制备了具有c轴择优取向和小晶格失配的In掺杂ZnO薄膜.在室温下测量样品的光致发光(PL)光谱,观察到波长位于415nm(3.02eV)和430nm(2.88eV)附近的蓝紫发光双峰.研究了不同In掺杂量对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响.当In片面积为靶总面积的3%时,样品具有高度的c轴择优取向和较小的晶格失配(0.16%);同时在PL谱中观察到波长位于415nm(3.02eV)和433nm(2.86eV)处的强蓝紫光双峰.     

ZnO/PS异质结的光学和电学性质

用脉冲激光沉积的方法在多孔硅(PS)衬底上沉积ZnO薄膜,在室温下测量了ZnO/PS异质结的结构及光学和电学性质.X射线衍射仪和扫描电子显微镜测量表明,制备的ZnO薄膜具有一定的c轴取向,但薄膜存在较多缺陷.光致发光谱显示,PS的发光与ZnO的发光相叠加,呈现白光发射.对异质结I-V特性曲线的测量表明,异质结呈现出与普通二极管不同的整流特性,其反向电流不饱和,据此提出了能带模型.     

ZnO/PS异质结的光学和电学性质

用脉冲激光沉积的方法在多孔硅(PS)衬底上沉积ZnO薄膜,在室温下测量了ZnO/PS异质结的结构及光学和电学性质.X射线衍射仪和扫描电子显微镜测量表明,制备的ZnO薄膜具有一定的c轴取向,但薄膜存在较多缺陷.光致发光谱显示,PS的发光与ZnO的发光相叠加,呈现白光发射.对异质结I-V特性曲线的测量表明,异质结呈现出与普通二极管不同的整流特性,其反向电流不饱和,据此提出了能带模型.     

耦合ZnO/MgxZn1-xO量子点中的激子态和带间光跃迁

在有效质量近似和变分原理的基础上,考虑量子点的三维约束效应和内建电场.研究了ZnO/MgxZn1-xO0耦合量子点中激子结合能、带间光跃迁能以及电子-空穴复合率随量子点结构参数(量子点高度和势垒层厚度)的变化.结果表明:激子结合能、带间光跃迁能和电子-空穴复合率随量子点高度或势垒层厚度的增加而降低.     

MOCVD生长的GaN:Mg外延膜的光电性质

用MOCVD技术生长GaN:Mg外延膜,在550～950℃温度范围内,对样品进行热退火,并进行室温Hall、光致发光谱(PL)测试.Hall测试结果表明,850℃退火后空穴浓度达到8×1017 cm-3以上,电阻率降到0.8Ω·cm以下.室温PL谱有两个缺陷相关发光峰,位于2.8eV的蓝光峰(BL)以及3.27eV附近的紫外峰(UVL).蓝光峰对紫外峰的相对强度(BL/UVL)在550℃退火后升高,之后随着退火温度的升高(650～850℃)而下降,继续提高退火温度至950℃,BL/UVL急剧上升.空穴浓度先随着Mg掺杂浓度的增加而升高;但继续增加Mg掺杂浓度,空穴浓度反而下降.这些结果表明要实现空穴浓度达1018 cm-3,不仅要考虑H的钝化作用,还要考虑Mg受主的自补偿效应.     

MOCVD生长的GaN:Mg外延膜的光电性质

用MOCVD技术生长GaN:Mg外延膜,在550～950℃温度范围内,对样品进行热退火,并进行室温Hall、光致发光谱(PL)测试.Hall测试结果表明,850℃退火后空穴浓度达到8×1017 cm-3以上,电阻率降到0.8Ω·cm以下.室温PL谱有两个缺陷相关发光峰,位于2.8eV的蓝光峰(BL)以及3.27eV附近的紫外峰(UVL).蓝光峰对紫外峰的相对强度(BL/UVL)在550℃退火后升高,之后随着退火温度的升高(650～850℃)而下降,继续提高退火温度至950℃,BL/UVL急剧上升.空穴浓度先随着Mg掺杂浓度的增加而升高;但继续增加Mg掺杂浓度,空穴浓度反而下降.这些结果表明要实现空穴浓度达1018 cm-3,不仅要考虑H的钝化作用,还要考虑Mg受主的自补偿效应.     

Selective and nonselective wet etching of Zn0.9Mg0.1O/ZnO

Wet etch rates at 25°C for Zn_0.9Mg_0.1O grown on sapphire substrates by pulsed laser deposition (PLD) were in the range 300–1100 nm · min⁻¹ with HCl/H₂O (5×10⁻³−2×10⁻² M) and 120–300 nm · min⁻¹ with H₃PO₄/H₂O (5×10⁻³−2×10⁻² M). Both of these dilute mixtures exhibited diffusion-limited etching, with thermal activation energies of 2–3 kCal · mol⁻¹. By sharp contrast, the etch rates for ZnO also grown on sapphire by PLD were much slower in similar solutions, with rates of 1.2–50 nm · min⁻¹ in HCl/H₂O (0.01–1.2 M) and 12–54 nm · min⁻¹ in H₃PO₄/H₂O (0.02–0.15 M). The etching was reaction limited over the temperature range 25–75°C, with activation energies close to 6 kCal · mol⁻¹. The resulting selectivity of Zn_0.9Mg_0.1O over ZnO can be a high as ∼400 with HCl and ∼30 with H₃PO₄.