MgZnO合金材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備和光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、近幾年，ZnO基半導(dǎo)體材料作為紫外光電子應(yīng)用方面有前途的候選材料而成為光電子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。要獲得高性能光發(fā)射器件，關(guān)鍵技術(shù)之一就是建立異質(zhì)結(jié)構(gòu)，將光電器件中的光子和電子限制在阱層內(nèi)，實(shí)現(xiàn)低閾值的受激發(fā)射。而ZnMgO合金薄膜被公認(rèn)是制備ZnO基紫外激光器件適宜的勢壘材料，因?yàn)镸g2+可以在一定范圍內(nèi)取代ZnO中Zn2+格位，形成保持纖鋅礦結(jié)構(gòu)不變的MgZnO合金并使帶隙展寬。為了更好的設(shè)計(jì)和構(gòu)造器件結(jié)構(gòu)，詳盡的了解MgZnO合金和Mg

2、ZnO/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本性質(zhì)是十分必要的。 本論文利用等離子體輔助的分子束外延設(shè)備制備了MgxZn1-xO合金和MgZnO/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，開展了結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的研究，并探討了MgZnO/ZnO單量子阱的超輻射機(jī)制。具體研究內(nèi)容如下： 1.我們利用等離子輔助分子束外延(P-MBE)的方法，在藍(lán)寶石c-平面上外延生長了MgxZn1-xO合金薄膜。在x≤0.28，我們得到了六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)MgxZn1-xO合金薄膜。在

3、0≤x≤0.65范圍內(nèi)MgxZn1-xO薄膜完成了從六角纖鋅礦向立方相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。開展了不同Mg組分的MgxZn1-xO(0≤x≤0.65)合金薄膜的相轉(zhuǎn)換對吸收、光致發(fā)光以及共振拉曼光譜影響的研究。 2通過原位反射式高能電子衍射儀，X射線搖擺曲線測試表明六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)的MgxZn1-xO(0≤x≤0.2)為單晶薄膜。在典型六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)的合金薄膜中獲得了室溫下強(qiáng)的紫外發(fā)光，并通過變溫光譜詳細(xì)的研究了這個紫外發(fā)光的機(jī)制，將其歸結(jié)

4、為自由激子的發(fā)射。 3制備了具有不同阱寬的Mg0.12Zn0.88O/ZnO單量子阱結(jié)構(gòu)。隨著阱寬的減少，來自ZnO層的發(fā)光峰出現(xiàn)明顯的藍(lán)移被認(rèn)為是由量子限閾效應(yīng)引起的。在異質(zhì)結(jié)樣品中觀察到了載流子從Mg0.12Zn0.88O蓋層向ZnO層注入的過程，這歸結(jié)為樣品中存在著與界面態(tài)相關(guān)的局域激子。由時間衰減曲線和時間分辨光譜證明界面效應(yīng)對載流子注入的影響隨著阱寬的減小而減小。 4研究了典型Mg0.12Zn0.88O/ZnO