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在设计氧化锌(ZnO)材料的新型光电子器件时,通过带隙工程可以在器件异质结构中添加势垒层和量子阱,因此非常重要。要制作这样的光电子器件,需要满足两个重要的要求:一方面要实现ZnO的p型掺杂,另一方面就是禁带宽度的调制。氧化镁和氧化锌的禁带宽度分别为7.9eV和3.37eV,因此在ZnO中添加Mg组分制成的MgxZn1-xO合金晶体能增加ZnO的带隙。从理论上来说,改变x值,合金的禁带宽度可以在从3.37 ev到7.9 eV的范围连续可调。MgxZn1-xO可以用于ZnO超晶格、量子阱和异质结结构的生长。本文通过金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)技术在A12O3衬底上生长具有不同Mg含量的MgxZn1-xO合金(x~0,0.01,0.06,0.1,0.14)。在室温下测量用325nm激发的拉曼光谱和266nm激光激发的PL光谱。测量分析室温下的椭圆偏振光谱,并用Eometrics软件进行拟合。使用XPS测量计算得到不同MgxZn1-xO合金中的x值。并测量和分析了 X射线吸收精细结构。本论文的主要研究工作有:(1)通过室温下用266nm激光器激发测量的MgxZn1-xO合金的PL光谱,可以得到MgxZn1-xO合金材料的禁带宽度:当x~0,0.01,0.06,0.1,0.14时,对应的禁带宽度分别为3.30eV,3.38eV,3.47e,3.59eV和3.61eV。通过计算得到频带弯曲参数b=2.36。在x~0.01时,在500nm处开始出现一个由空位和缺陷引起的较宽的PL峰,并且随着x增大明显加强。(2)通过MgxZn1-xO合金的室温椭圆偏振的测量,并用TaucLorentz模型对测量结果进和拟合得到MgxZn1-xO合金的吸收系数a,并通过a的平方的图形得到禁带宽度,x~0时的ZnO的禁带宽度约为3.27eV。x~0.01时,Mg0.01Zn0.99O合金的禁带宽度约为3.38eV,并随着x的增大有越来越大的趋势。(3)通过室温下325nm激光激发的拉曼散射光谱我们发现,随着x从0 增加到 0.14,MgxZn1-xO 的 1LO 峰从 574.2cm-1 蓝移到 613.6 cm-1;2LO 峰从1155.0 cm-1蓝移到1211.8 cm-1。通过计算I1LO/I2LO随Mg组分(x)的变化发现随着Mg含量的增加,I1LO/I2LO逐渐增加,说明电子和声子相互作用的长程部分逐渐减弱。(4)通过X射线光电子能谱的实验,证明MgxZn1-xO合金中的Zn元素处于单一化的学状态。分析计算MgxZn1-xO合金的X射线光电子能谱可以得到XPS测量的x值:当制备过程中x~0,0.01,0.06,0.1,0.14时,XPS的测量计算值分别为0,0.029,0.092,0.156,0.160。(5)通过用 IFFEFIT-Athena 和 Artemis 软件对 MgxZn1-xO 的 Zn-L3 边的EXAFS光谱进行拟合处理,发现随着x值的增大,RZn-Mg/Zn的ss2有增大的趋势。RMg/Zn-O数据表明,Zn-O的键长随组分x的增加而减小。ZnL3边缘处的EXAFS测量证明Mg离子主要是替换了 MgxZn1-xO样品中的Zn离子位置,而不是改变了晶体的结构。(6)通过对MgxZn1-xO的Zn-L3边、Mg-K和O-K边的XANES光谱分析,发现在x~0.14的样品Mg0.14Zn0.86O中出现了不同状态的化合键。证明了 MgxZn1-xO合金中的MgZn并不倾向于簇聚,即使它们浓度较高簇聚在一起,所表现出的XANES光谱特征仍然与Mg浓度较低的情况相似。