论文部分内容阅读
ZnO具有许多优异的特性，已作为一种压电、压敏和气敏材料较早便得以研究，并被广泛应用于变阻器、转换器、透明导电电极、传感器和催化剂等方面。另外，ZnO作为一种新型的Ⅱ-Ⅳ族宽禁带化合物半导体材料，具有激子束缚能大、室温下泵浦阈值很低等优良的性能，可应用于工作在紫外光到蓝光范围的发光二极管（LEDs）、激光二极管（LDs）以及紫外光探测器等器件，这是目前ZnO薄膜研究的主要方向。 要获得高性能发光器件，关键技术是建立异质结构，将光电器件中的光子和电子进一步限制在阱层内，实现低阈值的受激发射。因此人们选择了晶格常数与ZnO相近，带隙更宽的MgZnO合金作为垒层制成了ZnO／MgZnO多量子阱，从而拓展了ZnO的应用范围。MgxZn1-xO三元合金是由ZnO与MgO按一定组分固溶而成，MgO组分较低时MgxZn1-xO合金的晶格结构为类ZnO的六方结构，晶格常数与ZnO接近；MgO组分较高时为类MgO的立方结构，晶格常数与MgO接近。与Ⅲ-氮族的GaN（3.4eV）与AlN（6.2eV）合金可增大禁带宽度相类似，MgxZn1-xO合金的禁带宽度可以随着Mg含量的不同从3.3eV变化到7.9eV，从而实现带隙的连续可调。因此，MgxZn1-xO合金可作为ZnO／MgxZn1-xO半导体量子阱及超晶格等结构的势垒层，与ZnO一起组成异质结、量子阱和超晶格，这不但能极大地提高ZnO的发光效率，而且能对材料的发光特性进行调制。同时，MgxZn1-xO合金可以直接作为紫外发光材料，在制备紫外波段的光电器件如短波发光二极管、太阳能电池的窗口等方面有着广阔的应用前景。 本论文采用射频磁控溅射法直接在硅衬底上制备了ZnO和MgxZn1-xO合金薄膜，为了扩展材料的应用范围并为今后研究作参考，我们测量了薄膜样品的结构、化学计量比等参数，并对其光学性质进行了研究。通过了解材料的发光机理和光学常数，有利于制备性能更好的ZnO和MgxZn1-xO薄膜，这对了解新型宽禁带导体在光电应用的可行性以及应用器件（LED、LD）的设计，都具有重大的实际意义。本论文的主要内容如下： （1）简要介绍ZnO、MgO、MgxZn1-xO和Si衬底的材料背景，并详细叙述射