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

基于立方相MgZnO薄膜的高响应度深紫外探测器

在超过相变临界厚度的立方相Mg0.29Zn0.71O薄膜上制备了Au插指电极MSM结构探测器件,30 V偏压下的峰值响应度可达27.9 A/W(268 nm),对应的外量子效率为12900%。分析认为原位生长在立方相MgZnO薄膜上的极薄的结构相变层引入了高密度的界面态,在立方相薄膜表面电极接触中起到了降低势垒、减小耗尽层宽度、增强电极注入电子的能力的作用,使得器件形成高的光导增益。

m面蓝宝石上外延(110)取向立方MgZnO薄膜及其日盲紫外探测器件研究(英文)

由于在日盲紫外探测方面的应用前景,具有合适带隙的MgZnO合金半导体薄膜受到越来越多的关注。获得具有择优取向的单一相MgZnO对提升MgZnO基日盲紫外探测器性能至关重要。本文利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)方法在m面蓝宝石衬底上制备了一系列不同组分的MgxZn1-xO薄膜。光学和结构特性测试结果表明:Zn摩尔分数达到55%的Mg0.45Zn0.55O薄膜依然是单一立方相,其光学带隙可以达到4.7 eV。立方岩盐结构MgZnO与m面蓝宝石衬底的外延结构关系为(110)MgZnO‖(1010)sapphire、[001]MgZnO‖[1210]sapphire和[110]MgZnO‖[0001]sapphire。唯一确定的面内取向有利于薄膜晶体质量的提高。基于(110)取向立方相Mg0.45Zn0.55O薄膜制备金属-半导体-金属(MSM)结构器件,获得了光响应峰在260 nm、光响应截止波长278 nm的日盲紫外探测器。

立方相MgZnO纳米线的制备和表征

利用热蒸发方法,在硅衬底上制备出立方MgZnO纳米线。以Mg粉为源材料,所制备的为立方相MgO纳米线。以Mg粉和Zn粉混合物为源材料,可以制备出立方相MgZnO纳米线,Zn含量7%,直径200～300nm,具有单晶结构;同时产物中还包括六方相ZnO纳米线,直径30nm左右。MgZnO纳米线中Zn含量远低于源材料中的Zn含量,这可能是ZnO和Zn的蒸汽压远大于MgO和Mg的缘故。

Ga掺入对立方相MgZnO薄膜晶体结构的影响

采用金属有机物化学气相沉积方法生长了立方相Mg0.56Zn0.44O∶Ga薄膜,Ga在MgZnO中的摩尔分数为2.8%~4.5%。低掺杂水平的MgZnO可以保持其良好的结晶特性。随着Ga元素的摩尔分数升高至3.1%、3.3%与4.5%,立方相MgZnO中分别出现了Ga2O3、ZnO与ZnGa2O4分相。其中,Ga2O3与ZnGa2O4相的出现是由于Ga的掺杂使这两相在MgZnO基质中饱和析出,而ZnO分相被归因于Ga的引入部分破坏了立方MgZnO的亚稳态结构状态,使组分原本就处于分相区的立方MgZnO出现相分离。

梯度组分缓冲层诱导的单一立方相Mg_(0.3)Zn_(0.7)O薄膜外延生长

为了实现MgZnO合金带隙全跨度调制,利用低压MOCVD设备,在c面蓝宝石衬底上采用MgO籽晶层和组分渐变缓冲层控制立方相MgxZn1-xO薄膜的生长,获得了Zn组分达到0.7的单一立方相MgxZn1-xO薄膜,把MgZnO合金带隙调制范围从MgO一侧扩展到了4.45 eV,覆盖了整个日盲紫外波段。对比实验分析表明,这种高Zn组分立方相MgZnO薄膜的生长得益于缓冲层晶格模板的结构诱导作用和适宜的生长温度(350~400℃)。Mg0.3Zn0.7O基MSM结构紫外探测器响应峰位于270 nm,截止波长295 nm。