等离子体辅助MOCVD生长的ZnO薄膜退火改性研究

用等离子体辅助MOCVD法在蓝宝石 (α Al2 O3)上生长了ZnO薄膜 ,测试了其退火和未退火薄膜的电阻率、电子浓度、迁移率、激光阈值 ,并通过X光衍射、光致发光方法表征了ZnO薄膜的质量 ,其结果是 :退火薄膜的电子浓度低达 10 15/cm3 量级、激光阈值降低近 30倍、X光衍射峰半高宽是 0 .2 9°、在 388nm附近的光致发光谱峰半高宽为 0 .32nm。

退火对ZnO薄膜结构及发光特性的影响

生长在蓝宝石C面上的ZnO薄膜是通过等离子体金属有机物化学汽相淀积方法获得的 ,由其X光衍射得知 ,生长过程中分段退火和最后退火在薄膜中分别引入了张应力和压应力。通过对样品光致发光光谱研究表明 :分段退火样品在 380nm附近出现了单一激子发射峰 ,而最后退火样品却出现了与应变有关的Γ5和Γ6两激子发射峰 ,同时在两者的光致发光光谱中与深能级有关的荧光峰都未出现。

生长温度对ZnO薄膜结构的影响

在不同温度下,利用射频等离子体增强型MOCVD系统,在蓝宝石C面上生长出了C轴单一取向的ZnO薄膜,并通过XRD、SEM手段对生长温度与样品的生长速度、表面结构和氧锌原子化学计量比的关系作了较为详细的研究,优化了薄膜的温度生长参数。当生长温度为520oC时,ZnO薄膜的生长速度最大且表面粗糙度较低。当温度为550oC时,可生长出O:Zn为49.99:50:01的近本征ZnO薄膜。