首页> 中文学位 >复掺杂与高温退火对ZnO薄膜的结构和光学性质的影响研究
【6h】

复掺杂与高温退火对ZnO薄膜的结构和光学性质的影响研究

代理获取

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2.ZnO的结构和光电特性

1.2.1 ZnO的结构特性

1.2.2 ZnO的光电特性

1.3 ZnO在光电器件的应用及前景

1.4 ZnO薄膜光学特性的研究现状

1.5本论文的主要研究内容

2 ZnO薄膜的生长技术与表征

2.1 ZnO薄膜的主要制备技术

2.1.1溅射法(Sputtering)

2.1.2脉冲激光沉积法(PLD)

2.1.3化学气相沉积法(CVD)

2.1.4喷雾热解法(Spray Pyrolysis)

2.1.5分子束外延(MBE)

2.1.6电子束蒸发法(E-beam evaporation)

2.1.7溶胶—凝胶法(Sol-gel)

2.2 ZnO薄膜的分析技术

2.2.1 X射线衍射(XRD)仪

2.2.2原子力显微镜(AFM)

2.2.3紫外—可见分光光度计

2.2.4荧光分光光度计

2.3本章小结

3 ZnO薄膜的蓝光发射机制研究

3.1 ZnO薄膜的理论发光模型

3.2 ZnO薄膜的蓝光发射机制研究进展

3.2.1锌填隙模型

3.2.2锌空位模型

3.2.3氧空位模型

3.2.4杂质引入模型

3.3 ZnO薄膜的蓝光发射机制探讨

3.4本章小结

4高温退火对生长在Si衬底上的不同结构ZnO薄膜的影响

4.1电子束蒸发法制备ZnO薄膜

4.1.1实验主要设备及原理

4.1.2实验方法与步骤

4.2实验结果与讨论

4.2.1不同退火温度对ZnO薄膜结构的影响分析

4.2.2不同退火温度对ZnO薄膜表面形貌的影响分析

4.2.3不同退火温度对ZnO薄膜发光特性的影响分析

4.3本章小结

5 Mg-Fe复掺杂对ZnO薄膜的结构与光学性质的影响

5.1溶胶—凝胶法制备Mg-Fe复掺杂的ZnO薄膜

5.1.1实验主要设备及原料

5.1.2实验样品的制备与表征

5.2实验结果与讨论

5.2.1 Mg-Fe复掺杂对ZnO薄膜结构的影响

5.2.2溶胶—凝胶法制备c轴择优取向ZnO薄膜的生长机制

5.2.3 Mg-Fe复掺杂对ZnO薄膜光学性质的影响

5.3本章小结

6结论与展望

致 谢

参考文献

附录

展开▼

摘要

ZnO是一种重要的直接宽带隙半导体材料。激子束缚能高达60meV,比室温热离化能26meV高很多,激子不易发生热离化,因而易于实现高效率的激光发射,是制备短波长发光器件的理想材料。对于一种发光材料,研究如何改善其发光性能对提高器件的发光效率具有非常重要的意义。而掺杂是影响半导体ZnO薄膜发光特性的主要手段之一。目前,单一元素掺杂的ZnO薄膜已被广泛研究了,而对其进行复掺杂的研究还比较少。 在本论文中,为了研究ZnO薄膜的发光机制和复掺杂对ZnO薄膜的结构与光学性质的影响,我们对ZnO薄膜进行了高温退火与复掺杂处理。研究发现,在同样高温850℃下退火下,利用电子束蒸发法在TiO2缓冲层上生长的ZnO薄膜与直接在单晶Si衬底上生长的ZnO薄膜表现出了不同的发光行为:后者不但比前者的绿光发射要弱,还出现了紫光和蓝光发射。这可能与TiO2缓冲层和ZnO薄膜之间的原子互扩散运动有关。这项研究结果表明:ZnO薄膜的绿光发射可能主要与ZnO薄膜中的氧空位缺陷有关,紫光发射与界面陷阱有关,而蓝光发射可能与ZnO薄膜中的Zn间隙、Ti间隙等缺陷有关。研究还发现,对于溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上生长的Mg-Fe复掺杂的ZnO薄膜,1%Mg和1%Fe复掺杂的ZnO薄膜的结晶质量提高了,但当Fe的掺杂浓度进一步提高时,ZnO薄膜的结晶质量又下降了,而且紫外发射性能也减弱了,但蓝光发射却增强了。这可能是因为较高浓度Fe掺杂导致ZnO的晶格畸变加重,薄膜内应力增加,致使ZnO薄膜结晶质量下降;ZnO薄膜中出现了更多的间隙原子,从而导致了与这些杂质缺陷的蓝光发射增强。 本论文的研究结果为改善ZnO薄膜的结构和光学性能提供理论和实验依据,对ZnO薄膜光电器件的研制具有一定的参考意义。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号