ZnO基半导体材料的制备及其特性

来源 :中国科学院上海光学精密机械研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hellolixing
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ZnO是一种具有六角纤锌矿结构的半导体材料,作为一种具有低介电常数、高化学稳定性以及优异的光电、压电特性的功能材料,ZnO在许多领域尤其是光电器件领域有着重要应用。ZnO基半导体光电器件主要包括紫外探测器、发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)等。   本论文概述了ZnO基半导体材料的性质、特点、制备方法及其特性。主要开展的工作如下:   (1)利用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备了不同Mg含量MgxZn1-xO,并在不同温度(550℃、650℃、750℃、850℃、1000℃)下进行退火。X射线衍射(XRD)结果显示x=0.1的样品具有六方纤锌矿结构,随着退火温度的升高,衍射峰逐渐增强;当x继续增大时出现MgO的衍射峰。对于Mg0.1Zn0.9O的样品,扫描电境(SEM)观察结果表明晶粒较均匀,退火温度越高,团聚越明显,晶粒越大。光致发光(PL)谱显示Mg0.1Zn0.9O的带边发光峰相对于ZnO带边发光峰有蓝移,并且随着退火温度的升高,蓝移逐渐增大。   (2)先采用Sol-gel在蓝宝石衬底上生长ZnO前驱薄膜,再利用水热法在这种处理过的衬底上生长ZnO。用SEM,XRD对样品的形貌和结构进行了表征,结果显示ZnO为柱状阵列,基于蓝宝石衬底沿c轴择优生长,且(0004)摇摆曲线半高宽度(FWHM)约为1.80。此ZnO阵列薄膜具有很强的紫外发射光谱。   (3)通过控制水热条件成功制备了管状ZnO阵列,并证明了ZnO生长情况与生长条件(温度、浓度、填充度、pH值、时间等)密切相关,得到了水热条件下ZnO阵列的优化生长工艺条件及其生长过程中各个阶段的具体形貌特征,并给予了理论的分析。
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