MgxZn_(1-x)O合金制备及MgZnO/ZnO异质结构的光学性质

利用射频等离子体辅助的分子束外延(P-MBE)技术在c面的蓝宝石衬底上生长了具有不同Mg含量(0≤x≤0.28)的六方相MgZnO合金薄膜,研究了该系列样品Raman频移的幅度与合金组分的对应关系,为MgZnO合金中Mg含量的确定提供了新的方法。在此基础上选择具有合适带宽的MgZnO合金作为垒层,制备了MgZnO/ZnO量子阱结构。在较高的光激发密度下,观测到了发光强度随激发密度的超线性增加,并将之归因于激子-激子碰撞引起的超辐射过程。

高脉冲功率能量PLD法制备MgZnO薄膜中的沉积机理

用PLD法成功制备了一系列高质量的MgZnO薄膜。实验中发现高脉冲能量沉积薄膜的结构和发光特性随基片温度的变化规律与低脉冲能量下的结果不一样:基片在室温时高脉冲能量制备薄膜的XRD峰的半峰全宽比高基片温度时的结果相对更小;AFM显示其颗粒变大,柱状生长突出;PL谱紫峰与绿峰强度比最大,结晶质量反而提高。另一方面,与低脉冲能量时相反,增大氧气压强后高脉冲能量沉积的薄膜XRD半峰全宽变窄。结合实验现象和表征,合理解释了高脉冲能量沉积的机理。室温制备高质量MgZnO薄膜的PLD沉积机理对于以后在柔性衬底上沉积薄膜的研究有重要的参考价值。

基于PLD法制备的MgZnO薄膜紫外传感器的研究

用KrF准分子脉冲激光沉积(PLD)法,以石英为衬底,在300℃～600℃制备了MgZnO薄膜。由拉曼光谱仪、AFM、UV/vis分光光度计对薄膜进行表征,结果表明,在600℃制备薄膜有最大的禁带宽度3.78 eV,以及最好的结晶质量。在此薄膜上镀上Al电极制备紫外传感器,测量了传感器的的I-V曲线、光谱响应特性,以及在365 nm紫外光辐照下的时间响应特性。传感器波长响应峰值在约320 nm;上升时间常数为9.1 ms,下降时间常数为16.5 ms。

利用脉冲激光沉积法制备高Mg掺杂的六方相MgZnO薄膜

选用Mg0.2Zn0.8O陶瓷靶,利用脉冲激光沉积(PLD)法,在单晶Si(100)和石英衬底上生长了一系列MgZnO薄膜(MZO)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和紫外可见光透射光谱(UV-Vis)等实验手段,研究了在不同工作压强下生长的薄膜样品的晶体结构、微观形貌和光学性能的变化。结果表明:所有的薄膜样品都是单一的ZnO六方相,禁带宽度随生长压强的升高而增加,变化范围在3.83～4.05eV之间,最短吸收边接近300nm。

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。

太阳盲MgZnO光电探测器

利用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备了MgZnO合金薄膜,并采用传统湿法刻蚀的方法在薄膜上制备了梳妆叉指Au电极,构成金属-半导体-金属(MSM)结构。在室温下,实现了太阳盲MgZnO光电探测器,器件的探测峰值位于225 nm,截止边为230 nm。

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

Mg含量对N掺杂MgZnO薄膜的光电性能和N掺杂行为的影响

利用射频磁控溅射技术,在相同流量的氮气、氩气混合气体条件下,在石英基片上溅射获得了不同Mg含量的N掺杂MgxZn1-xO薄膜,并研究了Mg含量对N的掺杂行为和薄膜光电性能的影响。结果显示,在N掺杂MgxZn1-xO薄膜中,随着Mg含量的增加,薄膜的电阻率增加,载流子浓度下降;X射线电子能谱中位于395eV左右的N1s峰强逐渐减弱、甚至消失;Raman光谱中与受主NO相关的位于272cm-1、642cm-1左右的振动峰也随之减弱、消失。得到的结果表明:在N和O的化学势相同的条件下,薄膜中Mg含量对N的掺杂行为有一定的影响,随着Mg含量的增加,受主NO的掺杂浓度降低,N的掺杂状态发生变化;N掺杂MgxZn1-xO薄膜中Mg含量低时,存在NO与(N2)O两种状态;Mg含量高时,薄膜中只存在(N2)O一种形式。

N掺杂p型MgZnO薄膜的制备与性能研究

利用磁控溅射设备,Mg0.04Zn0.96O陶瓷靶材,以高纯的氮气与氩气混合气体作为溅射气体,在石英衬底上沉积获得了N掺杂p型Mg0.07Zn0.93O薄膜,薄膜的电阻率为21.47Ω·cm,载流子浓度为8.38×1016 cm-3,迁移率为3.45cm2/(V·s)。研究了该薄膜的结构与光学性能。实验结果显示,其拉曼光谱中出现了位于272和642cm-1左右与NO相关的振动模。低温光致发光光谱中,可以观察到位于3.201,3.384和3.469eV的3个发光峰,其中位于3.384eV的发光峰归因为导带电子到缺陷能级的复合发光,而位于3.469eV的发光峰归因为受主束缚激子(A0X)的辐射复合,这说明该N掺杂MgZnO薄膜的空穴载流子主要来自NO受主的贡献。

氧气压强对PLD制备MgZnO薄膜光学性质的影响(英文)

使用准分子脉冲激光沉积（PLD）方法在Si（100）基片上制备了高度c轴取向的MgZnO薄膜。分别使用SEM、XRD、XPS、PL谱和吸收谱表征了薄膜的形貌、结构、成分和光学性质。实验发现氧气压强对MgZnO薄膜的结构和光学性质有重要影响。当氧气压强由5 Pa增大到45 Pa时,薄膜的PL谱紫外峰蓝移了86meV,表明氧气压强的增大提高了MgZnO薄膜中Mg的溶解度。在15 Pa氧气压强下制备的薄膜显示了独特、均匀的六角纳米柱状结构,其PL谱展示了优异的发光特性,具有比其他制备条件下超强的紫外发射和微弱的可见发光。500600 nm范围内的绿光发射,我们讨论其机理可能源于深能级中与氧相关的缺陷。使用PLD得到纳米柱状结构表明：优化制备条件,可望使用PLD制备ZnO纳米阵列的外延衬底;可使用PLD技术开发基于ZnO纳米结构的高效发光器件。

N2流量对N掺杂MgZnO薄膜结构和性能的影响

利用射频磁控溅射方法,使用Mg0.04Zn0.96O陶瓷靶材,选用不同流量比的氮气和氩气混和气体作为溅射气体,在石英基片上生长N掺杂MgxZn1-xO合金薄膜。研究了氮流量比对薄膜组分、结构、形貌、电学性质和拉曼光谱的影响。结果显示:随着溅射气氛中氮流量比的增加,薄膜中Mg含量增加,薄膜表面颗粒尺寸减小,结晶质量变差,电阻率逐渐增大,导电类型发生转变。在氮流量比为20%时,获得了最好的p型导电薄膜。另外,随着氮流量比的增加,拉曼光谱中与NO相关的位于272 cm-1、642 cm-1左右的振动峰逐渐增强,表明NO的浓度随着氮流量比的加大而有所增加。

MgZnO/ZnO异质结构的发光性质研究

本文利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)技术在蓝宝石(Al_2O_3)衬底上生长了Mg_(0.12)Zn_(0.88)O(100nm)/ZnO(20nm)/Mg_(0.12)Zn_(0.88)O(40nm)异质结构,测得样品的X射线衍射谱表明,在34.56°的位置出现很强的(002)方向衍射峰,其半高宽度为0.20°,比Mg_(0.12)Zn_(0.88)O合金薄膜的半高宽度0.15°明显展宽。通过光致发光谱研究了MgZnO/ZnO/MgZnO异质结构的光学性质,室温下测得在370nm(3.35eV)位置有很强的紫外发光,而在348nm(3.56eV)的位置处有一个较弱的发光,这两个峰分别被归结于来自ZnO层和MgZnO盖层的发光。室温下的吸收光谱中,在上述两个峰的位置附近分别存在很明显的吸收,指示了带边吸收来自于MgZnO和ZnO两种材料。通过变温发光谱研究了异质结构中载流子弛豫、复合的规律。随着温度增加,来自于ZnO层和MgZnO层的发光强度比增加,这归结为MgZnO/ZnO异质结构存在界面势垒所致。

MOCVD生长MgZnO薄膜及太阳盲紫外光电探测器

利用MOCVD在蓝宝石衬底上,通过低温生长实现了立方结构、吸收边在255nm的Mg0.52Zn0.48O合金薄膜,并采用传统湿法刻蚀的方法在薄膜上制备了梳状叉指金电极,构成金属-半导体-金属(MSM)结构,实现了在10V偏压下,器件的光响应峰值在250nm,截止边为273nm的MgZnO太阳盲光电探测器。

用于日盲波段的MgZnO薄膜材料和紫外探测器

考虑ZnO优秀的物理和化学性能以及由于生长温度低而具有更低的缺陷密度从而易于实现高的光电器件效率等特点,本文采用射频磁控溅射和金属有机化学汽相沉积(MOCVD)方法在石英及蓝宝石衬底上生长了立方结构MgZnO薄膜,制备了MgZnO的MSM型紫外探测器。该器件实现了在日盲(太阳盲)波段的光响应,典型的光响应峰值分别在225和250 nm,截止边为230和273 nm。

射频磁控溅射MgZnO合金薄膜结构和光学性能研究

采用射频磁控溅射技术在Si O2衬底上制备了MgZnO合金薄膜,分别用X-射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪分析了薄膜的结构、吸收特性和光致发光特性随Mg组分改变的影响.研究结果显示:所有MgZnO合金薄膜均表现为六角钎锌矿结构,(002)衍射峰峰位随Mg组分的增加向大角度方向移动;所有薄膜在可见区吸收较小且存在微小波动,而在紫外区出现强烈的带边吸收,且随Mg浓度增加吸收边蓝移;所有薄膜均存在较强的紫外发射峰,随着Mg组分的增加,发射峰峰值存在明显的向短波长方向移动.

MgZnO薄膜晶体管在紫外探测中的特性研究

室温下通过磁控溅射的方式在热氧化SiO2的衬底上沉积MgZnO薄膜,研究Mg元素的少量掺杂对薄膜以及器件性能的影响,使用湿法刻蚀的方法制备了MSM结构的器件。器件开关比3.66×106,在入射波长为365nm、254nm的光照下响应度分别达到了3.16A/W、7.74A/W.光暗电流比在101~104之间。通过紫外光分度计测试出薄膜在可见光区域透过率达到90%以上,光学带隙为3.28eV。

日盲型MgZnO紫外光传感器研制及性能分析

紫外探测虚警率低,不受热噪声影响,可以与红外探测及雷达探测相结合,在火力探测及预警领域有广阔的应用前景。该文采用分子束外延法,通过控制Mg源、Zn源和蓝宝石衬底的温度变化,制备一种MgZnO日盲型紫外探测传感器。对其紫外光谱透光率、响应率和响应时间进行测量。在实验室内利用氘灯作为紫外光源,对MgZnO紫外探测传感器进行探测实验,得到响应电压和日盲波段响应率。通过进一步优化探测器制备工艺,提高探测器响应面积和响应率,有望实现远距离的火力探测和预警。

退火温度对N掺杂MgZnO薄膜光电性能的影响

采用射频磁控溅射技术,用氮气作为掺杂源,在石英基片上生长N掺杂MgxZn1-xO薄膜,并将薄膜分别在550,600,650,700℃真空中进行热退火处理.结果表明:晶体质量随退火温度的升高而提高;薄膜中Mg和Zn的原子比发生了变化;Raman光谱中位于272,642cm-1处的振动峰逐渐消失;室温光致发光光谱中薄膜的紫外激子发射峰变强,且发生峰移;随着退火温度的升高,薄膜的导电类型发生转变,当退火温度为600℃时,薄膜呈最佳的p型导电性质.

不同Ar/O_2气压比例条件下立方MgZnO薄膜生长特性及紫外光吸收特性

利用脉冲激光沉积技术在非晶石英衬底上制备了立方结构MgZnO薄膜,研究了在不同Ar/O2气压比例条件下,立方结构MgZnO薄膜的生长取向、光学带隙和Mg/Zn含量比例的变化规律。当固定氧气分压为2Pa、通过注入惰性的Ar气使生长气压从2 Pa升高到7 Pa时,MgZnO薄膜的生长取向由(200)向(111)转变。当生长气压从2 Pa升高到6 Pa时,MgZnO薄膜光学带隙变窄。而当生长气压从6 Pa升高到7 Pa时,MgZnO薄膜光学带隙反而变宽。通过XPS数据分析,不同生长气压下MgZnO薄膜光学带隙的变化规律与薄膜Mg/Zn含量比例的变化规律不一致,MgZnO薄膜中Mg和Zn与O的结合情况的变化对薄膜的光学带隙也有影响。

N掺杂MgZnO薄膜的p型导电稳定性研究

利用磁控溅射技术,以Mg0.06Zn0.94O为陶瓷靶材,制备了N掺杂p型Mg0.1 3Zn0.8 7O薄膜,薄膜的电阻率为42.45Ω·cm,载流子浓度为3.70×1017/cm3,迁移率为0.40cm2·V-1·s-1。研究了该薄膜p型导电性质在室温空气下随时间的变化情况。实验结果表明,薄膜的电阻率逐渐升高,载流子浓度降低,五个月以后,薄膜转变为n型导电,电阻率为85.58Ω·cm,载流子浓度为4.53×1016/cm3,迁移率为1.61cm2·V-1·s-1。真空热退火后重新转变为p型。结果显示,其p型导电类型的转变与在空气中吸附H2O或H2等形成浅施主有关。