磁控濺射及真空蒸鍍制備的納米氧化鋅薄膜的光電性質(zhì)研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料,室溫下的帶隙寬度為3.37eV,激子束縛能高達(dá)60 meV.自1997年首次在ZnO多晶薄膜上實(shí)現(xiàn)了室溫光泵浦紫外激光以來(lái),有關(guān)ZnO材料的研究已經(jīng)成為光電領(lǐng)域國(guó)際前沿課題中的熱點(diǎn)之一.針對(duì)當(dāng)前ZnO的研究工作的熱點(diǎn)問(wèn)題,本論文主要對(duì)氮摻雜ZnO多晶薄膜材料的光電性質(zhì)和鑲嵌在絕緣基質(zhì)當(dāng)中的納米ZnO顆粒的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究,具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)利用磁控濺射及后退火的方法制備出氮摻雜

2、的ZnO薄膜材料,通過(guò)多種表征手段研究了氮的摻入對(duì)ZnO薄膜微結(jié)構(gòu)、紫外發(fā)光和電學(xué)特性的影響.觀察到由氮引起的局域拉曼振動(dòng)模,以及束縛在中性受主上的激子的發(fā)光表明利用這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)ZnO的有效氮摻雜,并可以通過(guò)改變退火溫度的方法調(diào)節(jié)ZnO:N薄膜中氮雜質(zhì)的含量.(2)通過(guò)共濺射的方法,制備了包埋有ZnO納米顆粒的SiO<,2>薄膜材料.在800℃退火后得到了通常形成溫度較高的Zn<,2>SiO<,4>材料.并在700℃退火溫度下形成

3、Zn<,2>SiO<,4>/ZnO納米顆粒的核殼結(jié)構(gòu).Zn<,2>SiO<,4>殼層的形成促進(jìn)了ZnO納米顆粒中的應(yīng)力釋放以及缺陷態(tài)密度的降低,從而提高了ZnO納米顆粒的近帶邊紫外發(fā)光的效率.(3)利用共蒸發(fā)及后退火的方法制備了MgO包埋的ZnO納米顆粒材料.研究結(jié)果表明MgO基質(zhì)與ZnO之間形成的MgZnO合金層對(duì)ZnO納米顆粒中的載流子起到限制作用,并且部分鈍化了ZnO納米顆粒的表面缺陷.主要表現(xiàn)為ZnO納米顆粒材料的帶隙寬度隨退火