(0001)面氧化锌单晶微纳米尺度划痕特性实验研究

目的对(0001)面ZnO单晶微纳米尺度划痕特性进行实验研究,为ZnO单晶器件性能提升及ZnO单晶精密加工工艺优化等提供必要的科学依据。方法采用Berkovich金刚石压头棱向前和面向前2种划痕方式,在不同划痕速度下对(0001)面ZnO单晶进行了纳米划痕实验,分析了划痕速度和划痕方式对其微纳米尺度划痕特性的影响。结果当划痕速度从2μm/s增加到100μm/s时,棱向前划痕方式下的深度从352.9 nm降到了326.9 nm,面向前划痕方式下的深度从352.7 nm降到了289.9 nm;棱向前划痕方式下的切向力从4.15 mN降到了3.93 mN,面向前划痕方式下的切向力从5.12 mN降到了4.45 mN;棱向前划痕方式下的摩擦因数从0.21降到了0.19,面向前划痕方式下的摩擦因数从0.25降到了0.2;棱向前划痕方式下的残余划痕深度从162.2 nm降到了138.4 nm,面向前划痕方式下的残余划痕深度从148.3 nm降到了129.9 nm;棱向前划痕方式下的残余划痕两侧塑性堆积高度从23 nm降到了17 nm,面向前划痕方式下的残余划痕两侧塑性堆积高度从18nm降到了11nm。结论随划痕速度的增加,(0001)面Zn O单晶的划痕深度、切向力、摩擦因数、残余划痕深度及划痕两侧塑性堆积高度均在下降。在相同划痕速度下,棱向前划痕方式下的划痕深度、残余划痕深度及划痕两侧塑性堆积高度都比面向前划痕方式下的要大,而棱向前划痕方式下的切向力和摩擦因数都比面向前划痕方式下的要小。

用等离子体辅助分子束外延生长氧化锌单晶薄膜

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)方法,通过优化生长条件,在c平面蓝宝石(Al_2O_3)上生长出氧化锌(ZnO)单晶薄膜。使用反射式高能衍射仪(RHEED)原位监测到样品表面十分平整,X射线摇摆曲线(XRC)测得ZnO薄膜的<002>取向半峰全宽为0.20°,证实为ZnO单晶薄膜。室温下吸收谱(ABS)和光致发光(PL)谱显示了较强的激子吸收和发射,且无深能级(DL)发光。电学性能测量表明,生长的ZnO为n型半导体,室温下载流于浓度为7×10^(16) cm^(-3),与体单晶ZnO中的载流子浓度相当。

片状纳米氧化锌单晶的制备和表征(英文)

本文提供了一种应用二步法制备片状纳米氧化锌单晶的实验方法———首先 ,以尿素为沉淀剂宿主 ,以氯化锌、碱式碳酸锌为原料 ,应用均匀沉淀法获得纳米氧化锌的片状纳米级前驱物 ;然后通过控温热分解前驱物制备出片状纳米氧化锌单晶。用扫描电镜观测了制备的ZnO单晶的形貌 ,并通过红外光谱对其进行了表征。结果表明 :实验制备的氧化锌均为无色透明的片状单晶 ,结晶形貌为正六边形、五边形、矩形以及其它不规则形状 ,单晶直径在 30～ 6 0 0 μm之间 ,厚 30～ 6 0nm ;影响纳米氧化锌单晶制备的主要因素是反应物料配比、沉淀剂宿主尿素的浓度(1∶6 )以及反应温度 (70～ 85℃ )。此外 ,乙醇的含量对片状纳米前驱物的形貌影响很大 ,10 %～ 4 0 %的乙醇含量利于形成片状纳米氧化锌单晶。

片状纳米氧化锌单晶的制备和表征

本文提供了一种应用二步法制备片状纳米氧化锌单晶的实验方法———首先,以尿素为沉淀剂宿主,以氯化锌、碱式碳酸锌为原料,应用均匀沉淀法获得纳米氧化锌的片状纳米级前驱物;然后通过控温热分解前驱物制备出片状纳米氧化锌单晶。用扫描电镜观测了制备的ZnO单晶的形貌,并通过红外光谱对其进行了表征;讨论了溶液中生成纳米氧化锌的前驱物的热力学趋势,并对氧化锌制备过程进行了结晶动力学分析。结果表明:实验制备的氧化锌均为无色透明的片状单晶,结晶形貌为正六边形、五边形、矩形以及其它不规则形状,单晶直径在3～30μm之间,厚30～60nm;影响纳米氧化锌单晶制备的主要因素是反应物料配比、沉淀剂宿主尿素的浓度(1∶6)以及反应温度(70～85℃)。此外,乙醇的含量对片状纳米ZnO前驱物的形貌影响很大,过高(>40%)或过低(<10%)的乙醇含量都不利于形成片状纳米氧化锌单晶的前驱物。

氧化锌单晶DFB半导体激光器的设计与分析

基于严格耦合波理论(RCWA)和介质平板波导理论,针对光通信中的1550 nm波长,设计了一种基于氧化锌(Zn O)单晶的分布反馈式(DFB)半导体激光器的光栅结构,分析了二维电场模式图以及激射波长线宽图,得到了光栅结构的变化对其单纵模传输的影响。仿真结果表明,当光栅的周期为489 nm,占空比为50%,光栅深度为400 nm时,全局电场能量达到了8.3×107J,光谱线宽小于0.1。该激光器具有很好的窄线宽输出以及波长选择特性。理论分析与仿真结果基本一致为后期进行该器件的制备提供了较好的参考。

体块氧化锌单晶生长的研究进展

氧化锌(ZnO)是一种极其重要的半导体材料,具有宽带隙(3.37eV)和高激子结合能(60meV),适合制作短波长发光二极管和激光二极管。综述了体块ZnO单晶的主要生长方法:化学气相输运法、水热法、助溶剂法的原理和优缺点;着重探讨了水热法和助溶剂法的生长参数及所生长ZnO单晶的特征;结合KOH+H2O体系,论述了助熔剂法的反应机理。介绍了体块ZnO单晶中存在的缺陷及其对ZnO性质的影响。

类单晶氧化锌纳米棒的制备与表征

用简单的无催化剂、高温热蒸发方法制备氧化锌纳米棒 ,得到了具有良好晶体结构和规则外形的ZnO纳米棒 ,长度为 (1- 5 ) μm ,直径约几十纳米。测量了ZnO纳米棒的光致发光特性。讨论了实验条件对纳米棒生长结果的影响 。

一种制备高质量氧化锌基单晶薄膜的方法

本发明公开了一种制备高质量氧化锌基单晶薄膜的方法，其步骤为：对蓝宝石(0001)衬底表面进行预处理和氮化处理，修正和控制蓝宝石(0001)衬底的原子结构，以实现ZnO基薄膜的极性控制生长和消除旋转畴；采用在低、中、高3个温度分别生长ZnO基薄膜的缓冲层、三维岛状层和外延层，从而实现失配应变的充分释放，得到单一Zn极性和O极性的原子级光滑的高质量ZnO基薄膜。

ZnO单晶的生长表面形貌及形成机制研究

采用石墨辅助化学气相传输法生长了ZnO单晶体。利用XRD、金相显微镜和扫描电镜等对晶体结构和表面形貌进行研究,发现其表面由大量六边形台阶堆垛而成,单个晶粒呈六方伞状结构并始终显露(001)面。同一平面内台阶的大小、陡峭程度存在差异,台阶之间为平行走向。通过形成机制分析,获得生长体系的过饱和度συ约为7%,发现生长表面的腐蚀形貌为六边形平底蚀坑,确定在化学气相法中ZnO单晶呈台阶生长的主要条件是螺旋位错。

激光辐照对氧化锌光谱学性能的影响

本文以拉曼光谱,PL光谱等表征手段研究准分子激光辐照氧化锌晶格微结构及其光谱性能的影响。当能量密度超过一定阈值时,会造成晶格畸变,诱导产生附加的拉曼振动模式:布里渊区A点的TA模,位于70cm-1左右以及500～600cm-1之间的LO模。准分子激光辐照与未辐照区之间存在晶格畸变逐渐减弱的过渡区。采用共聚焦的方法,Z-向逐点扫描,可以估算一定激光能量密度下,辐照对氧化锌材料的影响区深度。

ZnO单晶的KOH碱液法生长和表征(英文)

采用自发成核方法,以KOH碱液作助熔剂,在银、镍和铁坩埚中分别生长了透明、棕绿色和棕色的纤维锌矿氧化锌单晶。X射线衍射和电感耦合等离子体原子发射光谱分析表明:晶体的颜色与所含的杂质有关,这些杂质来源于所使用的坩埚。采用光致发光(photoluminescence,PL)光谱对所生长的晶体进行了表征,结果显示,从银坩埚中生长的氧化锌晶体质量较高,其室温下用325nm波长光激发的PL光谱显示381nm强的紫外发射峰。在此基础上,从200mL银坩埚中生长出了尺寸为φ3mm×34mm氧化锌晶体。