脈沖激光沉積氧化鋅及其相關(guān)多層膜的研究.pdf

1、ZnO是一種重要的寬帶隙半導(dǎo)體氧化物材料。其較大的禁帶寬度(3.37eV)和激子束縛能(60meV)以及較好的化學(xué)穩(wěn)定性，使其成為制造光電子器件的理想材料。脈沖激光沉積系統(tǒng)是一種相對(duì)先進(jìn)的薄膜生長設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)之一是可以精確地把需要生長的材料的厚度誤差控制在一個(gè)極小的范圍。這使得脈沖激光沉積非常適合用于研究結(jié)構(gòu)復(fù)雜的ZnO薄膜。 本論文的研究工作主要著眼于利用脈沖激光沉積方法生長ZnO及其他相關(guān)多層膜材料，研究其生長條件、性能和在

2、制備光電子器件中潛在的應(yīng)用價(jià)值。論文的研究結(jié)果概括如下： 1.在藍(lán)寶石襯底上550℃、60Pa氧壓的條件下生長出ZnO/ZnMgO超晶格。超品格的光致發(fā)光譜的近帶邊發(fā)射峰的峰位在3.3-3.5eV的范圍內(nèi)可控。從強(qiáng)度歸一化的低溫光致發(fā)光譜中可以觀察到激子束縛能隨著光學(xué)聲子伴隨的自由激子峰的強(qiáng)度變大而減小。將超晶格生長在650℃、60Pa氧壓條件下沉積的ZnO緩沖層上，可以提高其質(zhì)量，且具有納米針形貌，其PL光譜具有垂直于襯底向上

3、的方向性，該方向性與激光角度沒有關(guān)系。這對(duì)研究微諧振腔有一定的應(yīng)用價(jià)值。 2.在藍(lán)寶石襯底上550℃、60Pa氧壓的條件下生長出ZnO/MgO多層膜反射器。ZnO/MgO反射器是由交替生長九個(gè)周期的ZnO和MgO構(gòu)成的。實(shí)驗(yàn)表明，通過改變生長時(shí)間，可以控制ZnO/MgO反射器的反射波長。 3.在藍(lán)寶石襯底上生長一層較薄的MgO或者ZnMgO緩沖層，通過改變緩沖層的厚度，就可以極大地改變生長在緩沖層上面的ZnO層的形貌，并

4、且觀察到了納米ZnO結(jié)構(gòu)。同時(shí)通過改變MgO緩沖層的厚度和ZnO的生長速度，得知ZnO納米結(jié)構(gòu)必須在極薄MgO緩沖層與較慢的ZnO生長速度條件下才能成功制備。用ZnMgO作為緩沖層生長出來的ZnO納米柱方向凌亂，比較適合應(yīng)用在太陽能電池領(lǐng)域。 4.成功制備多孔MgO。在生長速度慢，生長溫度高，設(shè)備的真空度高的條件下先生長一層極薄的ZnO緩沖層，然后再生長MgO，便可成功制備多孔MgO。孔洞本身由MgO構(gòu)成，而孔洞的底部是ZnO。