Si摻雜ZnO薄膜的制備及光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、ZnO是寬禁帶Ⅱ—Ⅶ族半導(dǎo)體材料，帶隙寬度約為3．37 eV，具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)，屬六方晶系，化學(xué)穩(wěn)定性較好、材料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉。ZnO的諸多優(yōu)勢(shì)決定了這種多功能半導(dǎo)體材料在很多領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用前景。為了滿(mǎn)足器件的各種要求，特別是在光電方面的要求，人們?cè)噲D在ZnO中摻雜各種元素以實(shí)現(xiàn)對(duì)其光電性能的調(diào)制。關(guān)于ZnO帶隙調(diào)節(jié)方面，已有許多文獻(xiàn)進(jìn)行了報(bào)道。但目前對(duì)于通過(guò)摻雜實(shí)現(xiàn)增大ZnO帶隙的報(bào)道中，均是對(duì)ZnO導(dǎo)帶進(jìn)行調(diào)節(jié)以達(dá)到增大帶

2、隙的目的，因?yàn)閆nO的價(jià)帶主要由O2p態(tài)決定，能級(jí)較深，目前所熟知的材料中，除了SiO2除外，未發(fā)現(xiàn)比ZnO的價(jià)帶能級(jí)更深的。通過(guò)Si摻雜有可能使得ZnO的價(jià)帶向低能方向移動(dòng)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)具有高注入效率的ZnO基光發(fā)射器件具有重要意義。 實(shí)驗(yàn)利用磁控濺射方法，采用ZnO陶瓷靶，以石英為襯底，制備了不同Si摻雜濃度的樣品，并在氧氣氛下對(duì)樣品做了不同溫度的快速退火和隨爐溫自然退火處理，為了對(duì)比，實(shí)驗(yàn)采用了同樣的制備方法制備了未摻雜Zn

3、O薄膜。通過(guò)X射線(xiàn)衍射、拉曼光譜、光致發(fā)光光譜和吸收光譜對(duì)其結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。 通過(guò)對(duì)X射線(xiàn)衍射光譜和拉曼光譜的分析可知，Si已摻入到ZnO晶格中。通過(guò)比較未摻雜的ZnO薄膜和不同Si摻雜濃度的ZnO薄膜的光致發(fā)光光譜可知，在紫外區(qū)，Si的摻雜導(dǎo)致了紫外發(fā)光峰向短波方向移動(dòng)，由此可以判斷，Si的摻入使得ZnO帶隙增大。對(duì)吸收光譜的分析亦得出該結(jié)論。從Chris G Van de Walle等的第一性原理計(jì)算結(jié)果來(lái)看，Si