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、材料來源豐富、價(jià)格低廉。ZnO的諸多優(yōu)勢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。為了滿足器件的各種要求，特別是在光電方面的要求，人們試圖在ZnO中摻雜各種元素以實(shí)現(xiàn)對其光電性能的調(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。但目前對于通過摻雜實(shí)現(xiàn)增大ZnO帶隙的報(bào)道中，均是對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)帶能級更深的。通過Si摻雜有可能使得ZnO的價(jià)帶向低能方向移動(dòng)，這對于實(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X射線衍射、拉曼光譜、光致發(fā)光光譜和吸收光譜對其結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。 通過對X射線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)果來看，Si