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文檔簡介
1、氧化鋅(ZnO)是一種直接帶隙寬禁帶(3.37eV)II-VI族化合物半導體材料,具有較大的激子束縛能(60meV),可以在室溫下實現(xiàn)紫外光的受激發(fā)射和全色顯示,是繼GaN之后在半導體光電領域又一研究熱點。ZnO薄膜被廣泛應用于透明電極、太陽能電池窗口、聲表面波器件、發(fā)光二極管等。同時ZnO用于制造紫外發(fā)光器件和紫外激光器,對于提高光記錄密度及光信息的存取速度起著非常重要的作用。ZnO薄膜的制作方法很多,主要有磁控濺射法(magnetr
2、onsputtering)、溶膠凝膠法(sol-gel)、噴霧熱解法(spaypyrolysis)、分子束外延(MBE)、脈沖激光沉積(PLD)、金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)、原子層外延生長法(ALE)等。脈沖激光沉積是近年來發(fā)展起來的先進的薄膜生長技術,它是在高真空背景下用高能激光燒蝕ZnO靶材生成蒸發(fā)物沉積在加熱襯底上生長晶體薄膜的。本文用脈沖激光沉積方法在Si(∞1)襯底上生長ZnO薄膜,討論了不同的襯底溫度、退火溫度、氧
3、壓等生長條件對ZnO薄膜結構和發(fā)光特性的影響;用XRD對薄膜的結晶質(zhì)量進行分析;用AFM、SEM對薄膜的表面形貌進行表征:用PL對薄膜的發(fā)光特性進行研究。得到以下結果: L襯底溫度對ZnO薄膜質(zhì)量有重要影響。在500℃~600~C襯底溫度范圍內(nèi),XRD的衍射峰增強,半高寬從0.259。減小到0.198。。這表明隨著襯底溫度升高,結晶質(zhì)量得以改善;AFM顯示了晶粒長大的過程;PL譜表明600'(2生長的ZnO薄膜在380nm處有強
4、的紫外發(fā)射峰,同時有較大的紫外光與可見光強度比。 2.ZnO薄膜在空氣中不同溫度下退火處理,退火溫度分別為600~C、650~C、750'C,退火時間1小時。退火可使c軸生長的薄膜取向性增強;隨退火溫度升高,沿C軸的張應力逐漸減小,而后轉變?yōu)閴簯Γ?50~C有較小的張應力一1.7×108N/m2;同時晶粒增大,表面粗糙度也隨之增加。PL表明650C退火的薄膜樣品,其紫外帶邊發(fā)射和深能級發(fā)射的比值最大,約為6.8:1,這表明樣
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