Mg_xZn_(1-x)Se合金的电子结构、光学性质和稳定性的第一性原理研究（英文）

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了闪锌矿Mg_xZn_(1-x)Se合金的稳定性、电子结构和光学性质.研究结果表明,闪锌矿ZnSe和Mg_xZn_(1-x)Se合金都为直接带隙半导体,Mg_xZn_(1-x)Se合金的带隙宽度Eg和形成能Eb分别可以由Eg=1.30+1.34x和Eb=-1.48+0.60x-0.27x^2进行估计.同时,Mg_xZn_(1-x)Se合金的价带顶主要取决于Se 4p和Zn 3p态电子的相互作用,而其导带底则主要由Zn4s、Zn 3p以及Se 4s态电子共同决定.此外,随着镁掺杂系数x的逐渐增大,Mg_xZn_(1-x)Se合金的静态介电常数逐渐减小,而其吸收谱则出现明显的蓝移现象.研究结果为Mg_xZn_(1-x)Se合金在光电探测器方面的应用提供了重要的理论指导.

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_xZn_(1-x)O薄膜的生长及其光学性能

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在蓝宝石(1120)衬底上生长高质量的MgxZn1-xO合金薄膜,实验研究了各种不同Mg组分对样品光学性能的影响。通过光致发光荧光衰减特性对激子发光寿命的研究表明,激子的寿命随Mg组分的增加而增加,当Mg组分达到50%时,激子的寿命为872ps。

Mg_xZn_(1-x)O单晶薄膜的分子束外延生长及结构表征

用等离子辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在蓝宝石c-平面上外延生长了Mg_xZn_(1-x)O合金薄膜。在0≤x≤0.2范围内Mg_xZn_(1-x)O薄膜保持着六角纤锌矿结构不变。原位反射式高能电子衍射图样和X射线双晶衍射谱的结果表明生长的样品是单晶薄膜。随着x值逐渐增大,Mg^(2+)离子逐渐进入ZnO的晶格,X射线双晶衍射测得样品的(002)取向的半高宽度从0.249°增加到0.708°,表明结晶质量逐渐下降,(002)方向的X射线衍射峰向大角度方向移动,晶格常数c由5.205减小到5.185。透射光谱的结果表明,合金薄膜的吸收边随着Mg离子的掺入逐渐向高能侧移动,室温光致发光谱出现很强的紫外发光(NBE)峰,没有观察到深能级(DL)发射,且随着Mg掺入量的增加,紫外发光峰有明显的蓝移,这与透射光谱的结果是相吻合的。

氮掺杂p型Mg_xZn_(1-x)O薄膜的制备及其表征

采用不同氮分压(RN2)的氩气和氮气混和气体溅射Mg0.18Zn0.82O合金靶材,在石英衬底上生长了MgxZn1-xO(MgZnO)合金薄膜,研究了氮分压对薄膜组分、结构和光学、电学性质.结果表明:薄膜中的Mg含量(x)随着RN2的增加呈线性增加,导致其结构和光学带隙(Eg)随氮分压变化.Mg含量随氮分压的变化归因于:当氮分压增加时,与N反应形成NO2的O原子数目增加,导致与Mg、Zn反应的O原子数目减少.而Mg比Zn优先与剩下的O原子结合形成MgO,导致只有部分Zn能够跟O结合形成ZnO.未反应的Zn将以原子的形式沉积到衬底上继而因高的衬底温度发生二次蒸发离开衬底,导致薄膜中Zn含量减小,即Mg含量增大.当对由氮分压不为零制备的高阻MgZnO薄膜进行真空退火后,薄膜呈p型导电,说明这种p型导电与氮掺杂有关.本文讨论了Vegard定理用于估算MgZnO中Mg含量的正确表达式.