利用P-MBE方法在(400)Si衬底上生长ZnO薄膜

利用等离子体辅助分子束外延(P MBE)方法在(400)Si衬底上生长ZnO薄膜。为改善生长后样品的质量,把样品解理成三块后,在不同温度下氧气气氛中退火。通过X射线衍射(XRD)谱和光致发光(PL)谱进行表征,讨论了用P MBE方法在Si基上生长的ZnO的室温光致发光发光峰的可能原因。

L-MBE法制备以ZnO为沟道层的薄膜晶体管

采用激光分子束外延法(L- MBE)在SiNx/Si(111)衬底上制备了高质量的ZnO薄膜,用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的晶体结构、表面形貌进行了表征,结果表明ZnO薄膜有高度的c轴择优取向,薄膜表面平整致密.并以ZnO薄膜为沟道层制作了薄膜晶体管(ZnO -TFT),该晶体管工作在n沟道增强模式,阈值电压为17.5V,电子的场迁移率达到1.05cm2/(V·s).

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。

生长温度对L-MBE法制备的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℃生长了高度C轴取向的ZnO薄膜。并进行了X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)谱的分析。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。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。

应用L-MBE方法制备ZnO薄膜的结构和光学特性

用激光分子束外延(Laser Molecular Beam Epitaxy,L-MBE)设备在p型Si(111)衬底上制备了不同衬底温度和不同氧压的ZnO薄膜,用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)分别对薄膜的结构和形貌进行了分析,用He-Cd激光(325nm)激发的光致发光测试系统对薄膜进行了荧光光谱分析。研究发现,在衬底温度为400℃,氧压1Pa左右所制备的ZnO薄膜表面比较均匀致密,晶粒生长较充分,有较高的结晶质量和发光强度。ZnO薄膜的近带边发射与薄膜的结晶质量和化学配比均有关系。

MBE法生长ZnO纳米线阵列的结构和光学性能

在氧等离子体辅助的MBE系统中,以1 nm厚的Au薄膜为催化剂,基于气液固（VLS）机制实现了低温ZnO纳米线阵列在Si（111）衬底表面的生长.通过场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）可以观察到,ZnO纳米线阵列垂直生长在衬底上,直径为20~30 nm.X射线衍射（XRD）和高分辨透射电镜（HRTEM）结果表明：ZnO纳米线为六方纤锌矿结构,具有沿c轴方向的择优取向.光致发光（PL）谱显示在380 nm附近有强烈ZnO本征发射峰,475~650 nm可见光区域有较强的缺陷导致的发射峰.

分子束外延生长ZnO薄膜的XAFS研究

利用同步辐射广延X射线吸收精细结构(EXAFS),研究在不同条件下分子束外延制备的ZnO薄膜,如分别在蓝宝石(0001)、Si(100)衬底上,生长温度为200℃或300℃下得到样品的局域结构。发现这些ZnO薄膜的EXAFS函数(k2x(k))谱形状相似,说明各个样品都具有较为相近的基本局域结构。对生长温度为200℃的ZnO/Al2O3(0001)和ZnO/Si(100)样品,其Zn-O第一配位峰的无序度σ2分别为0.0054A2和0.0080 A2,当生长温度从200℃提高到300℃时,ZnO/Al203(0001)样品的Zn-O第一配位峰的无序度σ2降为0.0039 A2。结果表明衬底与ZnO的晶格失配度和生长温度对ZnO薄膜的配位数、Zn-O键长影响不大,但较小的晶格失配度和较高的生长温度下得到的ZnO薄膜局域有序性较高;且样品的局域结构越有序,相应的配位峰幅度也越高。

MBE生长ZnO薄膜的结构和光学特性的研究

用等离子体源辅助分子束外延(P-MBE)方法在蓝宝石(0001)面上生长出了高质量的ZnO薄膜,并对其结构和发光特性进行了研究。在XRD中只观察到ZnO薄膜的(0002)衍射峰,其半高宽(FWHM)值为0.18°;而在共振Raman散射光谱中观测到1LO(579cm-1)和2LO(1152cm-1)两个峰位,这些结果表明ZnO薄膜具有单一c轴取向和高质量的纤维锌矿晶体结构。在吸收光谱中观测到自由激子吸收和激子-LO声子吸收峰,这表明在ZnO薄膜中激子稳定的存在于室温,并且两峰之间能量间隔为71.2meV,与文献上报道的ZnO纵向光学声子能量(71meV)相符。室温下在光致发光光谱(PL)中仅观测到位于376nm处的自由激子发光峰,而没有观测到与缺陷相关的深能级发射峰,表明ZnO薄膜具有较高的质量和低的缺陷密度。

AXAFS技术在Ni/ZnO吸附剂上模型油反应吸附脱硫机理研究中的应用

原子X射线吸收精细结构(AXAFS)由吸收原子的外围束缚电子对出射光电子波的背散射引起,AXAFS信号与嵌入原子势能、原子间隙势能和吸收原子电子密度的分布密切相关,可以作为精确的探针来探测原子的电子化学结构。研究利用AXAFS技术,以Ni/ZnO脱硫吸附剂为研究对象,探讨了模型油在不同气体气氛下的脱硫反应机理。结果表明,在氢气气氛下、350℃和3.0MPa的条件下,从Zn元素的原位AXAFS谱图中可观察到脱硫过程中Zn元素的化学态变化。根据这些结果,揭示了氢气在脱硫过程中的重要作用,阐述了原位反应条件下吸附剂中Zn元素的化学态变化。

木材结构分级多孔ZnO的同步辐射XAFS研究

利用同步辐射XAFS(X-ray AbsorptionFine Structure)实验及FEFF计算进行数据拟合,研究遗态转化工艺制备的ZnO产物的微观晶体结构参数。研究结果表明,遗态转化工艺得到了ZnO产物,木材结构分级多孔ZnO产物的第一壳层Zn-O距离为0.1986nm,第二壳层Zn-Zn距离为0.3240nm。根据得到的配位壳层Debye-Waller因子较小(ss1=0.00346,ss=0.00780)得出ZnO产物具有较好的有序晶体结构,同时表明在ZnO中,Zn原子第一近邻壳层的O原子有序程度高于其它次近邻壳层原子。

P-MBE制备氮掺杂p型ZnO中空穴的散射机制

利用等离子体辅助的分子束外延(P-MBE)技术,在蓝宝石衬底上制备了氮掺杂的p型ZnO薄膜。通过变温霍尔测量研究了空穴浓度和迁移率随温度的变化特性。对载流子浓度拟合的结果表明氮受主具有75meV的能级深度。通过对各种散射机制下迁移率的讨论,发现由晶粒及其晶界组成的这种结构极大地降低了p型ZnO中载流子的迁移率。

ZnO薄膜的制备和结构性能分析

ZnO作为一种宽带隙半导体材料 ,近几年来已经成为国际上紫外半导体光电子材料和器件领域的研究热点。激光分子束外延 (L MBE)系统是获得器件级ZnO外延薄膜的先进技术之一。高质量精密ZnO陶瓷靶材对于该工艺的实施是十分关键的 ,本文中采用高纯原料 ,在洁净条件下制备了大面积、薄片型、尺寸可控的符合理想化学配比的高纯ZnO陶瓷靶材。采用所制备的靶材 ,利用L MBE技术在 (0 0 0 1)蓝宝石基片上进行了ZnO薄膜的外延生长 ,在 2 80℃～ 30 0℃低温条件下所生长的薄膜样品具有 (0 0 0 1)取向的纤锌矿晶体结构 ,薄膜光学性能良好 ,论文中对ZnO薄膜的低温L MBE生长机理进行了探讨。

p型ZnO掺杂及其发光器件研究进展与展望

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族宽带隙半导体,具有很多说异的的光电性能。但一般制备出的ZnO薄膜材料均是n型,很难实现p型的掺杂。ZnO的p型掺杂是实现其光电器件应用的关键技术,也是目前ZnO研究的关键课题。目前在p型,ZnO的掺杂理论和实验方面都有很大的进展,对此进行了详细的分析与论述,并且展望了p型ZnO薄膜制备的前景。

Mn掺杂对ZnO薄膜结构和光学性质的影响

利用脉冲激光淀积的方法在Si衬底上生长出了c轴高度取向的ZnO和Zn_(0.9)Mn_(0.1)O薄膜.光致发光结果显示了Mn的掺杂引起了薄膜的带边发射蓝移,强度减弱,紫光发射几乎消失,但绿光发射增强.利用X射线衍射,X射线吸收精细结构和X射线光电子能谱等实验技术对Mn掺杂的ZnO薄膜的结构及其对光学性质影响进行了研究.结果表明:Mn掺入到ZnO薄膜中形成了Zn_(0.9)Mn_(0.1)O合金薄膜,Mn以+2价的价态存在,这就导致了掺Mn以后的薄膜带隙变大,在发光谱中表现为带边发射的蓝移.同时由于掺入的Mn与薄膜中的填隙Zn反应,导致薄膜的结晶性变差,薄膜中的填隙Zn减少,O空位增多,引起带边发射和紫光发射减弱,绿光发射增强.

分子束外延生长ZnO薄膜及性能研究

用分子束外延 (MBE)和氧气氛方法 ,并改变束源炉和衬底生长温度 ,在Si(10 0 )衬底上 ,采用Zn作缓冲层以解决ZnO层与衬底间的晶格失配问题 ,生长得到ZnO薄膜。在ZnO Zn Si(10 0 )薄膜样品的X射线衍射 (XRD)谱中 ,观测到ZnO的 (10 0 )、(0 0 2 )、(10 1)、(10 2 )和 (10 3)等衍射峰 ;用原子力显微镜 (AFM)观测ZnO薄膜的表面形貌 ,为直径约 80— 90nm的量子点 ,表明已得到具有纳米结构的ZnO薄膜。用同步辐射EXAFS技术研究了ZnO薄膜的局域结构 。

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

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。

共掺杂(Cr,Cu,Li)调控Co原子在Co掺杂的ZnO磁性半导体中的分布

利用X射线吸收谱(XAFS)和X射线光电子能谱(XPS)等技术研究了共掺杂原子(Li,Cu,Cr)对Co原子在Co掺杂ZnO薄膜中分布形式的影响.在共掺杂前,Co原子以替代Zn原子的替代位和金属Co团簇两种形式存在.共掺杂Cr原子后,样品中的Co团簇消失,掺杂的Co原子只以替代位的形式分布在ZnO基体中.与之相反,共掺杂Cu(Li)原子后,样品中的Co团簇含量显著增加.进一步分析表明,共掺杂的Cr原子与Cu(Li)对Co原子分布形式具有截然不同的调控作用是与共掺杂原子在ZnO基体中的空间占位特点密切相关.

Si(001)衬底上闪锌矿ZnO的制备与分析

采用分子束外延方法在室温下于Si(001)表面上生长ZnO材料。实验发现:样品为闪锌矿和六角结构的ZnO混合多晶薄膜,其表面分布着一系列具一定取向的近似长方形的纳米台柱结构。在不同参数的高温退火后,这些梯形台柱将变小,形成梯形纳米环,或分解为较小的纳米柱及其团簇结构等。分析表明:ZnO混合多晶薄膜的形成,以及表面纳米台柱的演变,与Si(001)衬底、较低温的生长温度及热效应等因素相关联。