磁控溅射及真空蒸镀制备的纳米氧化锌薄膜的光电性质研究

来源 :中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wisled
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氧化锌(ZnO)是一种重要的宽禁带半导体材料,室温下的带隙宽度为3.37eV,激子束缚能高达60 meV.自1997年首次在ZnO多晶薄膜上实现了室温光泵浦紫外激光以来,有关ZnO材料的研究已经成为光电领域国际前沿课题中的热点之一.针对当前ZnO的研究工作的热点问题,本论文主要对氮掺杂ZnO多晶薄膜材料的光电性质和镶嵌在绝缘基质当中的纳米ZnO颗粒的结构和光学性质进行了研究,具体研究内容如下:(1)利用磁控溅射及后退火的方法制备出氮掺杂的ZnO薄膜材料,通过多种表征手段研究了氮的掺入对ZnO薄膜微结构、紫外发光和电学特性的影响.观察到由氮引起的局域拉曼振动模,以及束缚在中性受主上的激子的发光表明利用这种方法能够实现对ZnO的有效氮掺杂,并可以通过改变退火温度的方法调节ZnO:N薄膜中氮杂质的含量.(2)通过共溅射的方法,制备了包埋有ZnO纳米颗粒的SiO<,2>薄膜材料.在800℃退火后得到了通常形成温度较高的Zn<,2>SiO<,4>材料.并在700℃退火温度下形成Zn<,2>SiO<,4>/ZnO纳米颗粒的核壳结构.Zn<,2>SiO<,4>壳层的形成促进了ZnO纳米颗粒中的应力释放以及缺陷态密度的降低,从而提高了ZnO纳米颗粒的近带边紫外发光的效率.(3)利用共蒸发及后退火的方法制备了MgO包埋的ZnO纳米颗粒材料.研究结果表明MgO基质与ZnO之间形成的MgZnO合金层对ZnO纳米颗粒中的载流子起到限制作用,并且部分钝化了ZnO纳米颗粒的表面缺陷.主要表现为ZnO纳米颗粒材料的带隙宽度随退火温度升高逐渐增大,紫外发光峰蓝移并且强度逐渐增强,而缺陷发光明显减弱.
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