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和ZnO晶体薄膜紫外发光特性比较

用电子束蒸发反应沉积在Si(111)衬底上低温生长了立方MgZnO薄膜和高度C -轴取向的ZnO薄膜 .X 射线光电子能谱 (XPS)结果表明 ,立方MgZnO薄膜中的Mg含量比靶源中的高 .紫外光致荧光谱 (UVPL)测试显示 ,与ZnO相比MgZnO的荧光峰从 393nm蓝移至 373nm ,这可能与MgZnO的带隙变宽有关 .对ZnO薄膜的研究还发现 ,生长过程中充O2 与否对ZnO发光特性的影响显著 ,不充O2 时样品的紫外荧光峰较之充O2

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。

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。

MgZnO/ZnO p-n异质结的制备与特性

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法在GaAs衬底上制备出了MgZnO/ZnO的p-n异质结,并研究了其I-V特性:开启电压约为3.6V,结特性良好.比较了n型ZnO层与p型MgxZn1-xO层的电阻率、迁移率和载流子浓度.ZnO层的电阻率很小,载流子浓度很大;而MgxZn1-xO层的电阻率却大幅度的增加,载流子浓度较ZnO层小了一个数量级.通过对其n型与p型层的光致发光(PL)谱的测试发现,ZnO层与MgxZn1-xO层分别在382和370nm处存在着由自由激子复合而导致的紫外发光峰,为近带边发光.MgxZn1-xO的紫外峰明显弱于ZnO样品的,这是由于MgZnO合金中易形成分相所造成的,所以现阶段其晶体质量还不能与ZnO的相比.另外,两样品在480nm附近都存在着比较弱的深能级发光峰,这是晶体的本征缺陷或其他杂质的引入造成的,并对样品进行了X射线衍射(XRD)谱与电致发光(EL)谱等测试与分析.

水溶液的化学方法生长MgZnO、CdZnO纳米棒

用水溶液的化学方法生成MgZnO和CdZnO合金纳米棒并研究其相关发光性能.用水溶液的化学方法合成Mg0.06Zn0.94O合金结构的纳米棒,纳米棒沿C轴方向择优生长,平均尺寸约为500nm.用水溶液的化学方法合成CdZnO合金结构的纳米棒,纳米棒沿C轴方向择优生长,平均尺寸约为100-200nm,与不掺Cd的样品相比,激子的复合发光峰发生红移.

Ⅱ-Ⅵ比对分子束外延生长的ZnO/ZnMgO超晶格的相结构调控

在Zn1-xMgxO中,x=0.4 ～0.6仍为一个岩盐矿和纤锌矿共存的结构,影响了其晶格质量.本文利用等离子体辅助的分子束外延设备在c面蓝宝石衬底上外延生长了ZnO/ZnMgO超晶格,并改变其生长过程中的Ⅱ-Ⅵ比,利用原子力显微镜、X射线衍射、透射谱和X射线光电子能谱对样品进行了表征分析.发现在较低氧分压下制备的样品结构以岩盐矿为主导,而在较高氧分压下两相共存并以纤锌矿为主.这种相分离现象与裂解氧原子的密度有关.

纤锌矿Zn_(1-x)Mg_xO极化特性的第一性原理GGA+U方法研究

高迁移率的二维电子气在纤锌矿结构Zn1-xMgxO/Zn O异质结构中被发现,二维电子气的产生很可能是由于这两种材料界面上存在不连续性极化。本文基于第一性原理GGA+U方法研究了Zn1-xMgxO合金的自发极化随Mg组分x的变化关系,其中极化特性的计算采用Berry-phase方法。我们将极化分为3个部分:电子极化、晶格极化以及压电极化,结果表明压电极化在总极化中起着主要作用。

氧气流量对Mg_x Zn_(1-x)O薄膜择优取向的影响

利用脉冲激光沉积技术,选用靶材为Mg0.5Zn0.5O陶瓷靶材,在非晶石英衬底上研究氧气流量对MgxZn1-xO合金薄膜生长取向的影响。结果表明:在低压、低氧气流量条件下薄膜的成核生长主要受控于晶面的表面能,薄膜为(200)晶向;在沉积压强8.0 Pa时,随着氧气流量的增加,反应粒子的能量降低,不同取向晶粒的生长速率发生变化,导致MgZnO薄膜的生长取向由(200)择优取向转变为(111)择优取向。当氧气流量过大(70 sccm)时,由于氧气分子迁移能的提高,MgZnO薄膜呈现多个不同生长取向。

氧化锌的能带工程

ZnO由于具有3.4eV的宽直接禁带和60meV的高激子束缚能,近年来引起了研究者的广泛兴趣,被认为是制备室温或高温蓝光或紫外光发光二极管以及激光二极管的理想材料。ZnO的能带工程是发展高效率的ZnO发光器件的关键,这已经成为ZnO领域的研究热点。近年来,大量的研究表明,可以通过ZnO与MgO或BeO形成MgZnO或BeZnO合金来增大ZnO的禁带宽度,通过ZnO与CdO形成CdZnO合金来减小ZnO的禁带宽度,从而在保持单一六方结构的情况下实现了室温禁带宽度在1.8～10.6eV范围内的可调节。总结了ZnO能带工程的国内外研究进展,系统地介绍了MgZnO、BeZnO和CdZnO合金、ZnO基量子阱和超晶格的制备方法、晶体结构、光学性能等。

Mg_xZn_(1-x)O陶瓷靶材的制备

采用传统的常压固相烧结方法制备了MgZnO陶瓷靶材,研究了MgO掺杂量及烧结温度对MgZnO陶瓷靶材的微观结构、表面形貌、力学性能和致密度的影响。通过XRD测定靶材相结构,SEM观察靶材的断面形貌,万能实验机测量靶材的抗弯强度,维氏显微硬度仪测量靶材的维氏硬度,阿基米德排水法测量靶材密度等方法对MgZnO靶材的性能进行了分析表征。结果表明,当掺杂量为12%、烧结温度为1 450℃时所制备的陶瓷靶材最优,其各项性能均表现良好,抗弯强度为94.56MPa,维氏硬度为250.70HV0.3,相对密度为96.65%,并在最佳条件下制备出MgO摩尔掺杂比为12%的MgZnO陶瓷靶材,采用射频磁控溅射方法,于室温条件下在石英衬底上制备了MgZnO透明薄膜,利用XRD、紫外可见分光光度计等测试手段,测量薄膜的结晶性能、光学性能,制备出的薄膜结晶性能良好,薄膜在可见光区域具有较高的透过率,平均都超过80%,适用于TFT的有源层。