ZnO-PS復(fù)合體系的微結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是II-VI族直接帶隙(3.37eV)半導(dǎo)體氧化物材料，ZnO最顯著的特點(diǎn)就是具有高達(dá)60meV的激子束縛能，是GaN(25meV)材料的兩倍，遠(yuǎn)高于室溫下的熱離化能(26meV)，這使ZnO在室溫或更高溫度下存在激子受激發(fā)射并具有很高穩(wěn)定性，保證了ZnO在室溫低激活能下激子紫外光的發(fā)射。ZnO作為新一代的寬帶隙半導(dǎo)體材料，由于其優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、壓電等性能，在發(fā)光二極管、液晶顯示器、太陽能電池、光探測(cè)器、聲表面波(SA

2、W)器件等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
　　本文采用電化學(xué)陽極氧化法在p型(100)晶向的單晶硅片上制備多孔硅(PS,PorousSilicon)樣品，然后以PS為襯底采用射頻磁控濺射技術(shù)在不同氧分壓、不同退火溫度及不同退火氣氛下制備ZnO薄膜。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外分光光度計(jì)及熒光分光光度計(jì)幾種表征技術(shù)研究了制備工藝參數(shù)對(duì)樣品的微結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性的影響。從而為ZnO薄膜的應(yīng)用提供一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。

3、主要研究結(jié)果如下：
　　1、X射線衍射(XRD)結(jié)果顯示：所有薄膜呈現(xiàn)出一個(gè)主峰和兩個(gè)次峰，分別對(duì)應(yīng)于ZnO的(002),(100),(101)晶面，且(002)衍射峰的強(qiáng)度最強(qiáng)。這說明樣品具有六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且具有垂直于襯底的c軸擇優(yōu)取向。但由于襯底PS粗糙的表面結(jié)構(gòu)，衍射峰的半高全寬(FWHM)都較大。另外，在大約2θ=56.6°附近出現(xiàn)了一個(gè)微弱的PS峰。結(jié)果顯示樣品的制備工藝參數(shù)對(duì)薄膜的結(jié)晶質(zhì)量和內(nèi)部殘余應(yīng)力有很大的影響。

4、
　　2、透射吸收譜顯示：所有樣品都具有很高的透過率，說明薄膜的結(jié)晶質(zhì)量比較好。另外，樣品的光學(xué)帶隙值隨制備參數(shù)的變化發(fā)生了移動(dòng)，且基于量子限域模型計(jì)算的禁帶寬度帶隙值與XRD計(jì)算得到的變化趨勢(shì)完全一致。
　　3、熒光分光光度計(jì)在室溫下測(cè)得的光致發(fā)光譜顯示：所有ZnO/PS納米復(fù)合薄膜在可見光區(qū)(400nm-700nm)形成一條寬的光致發(fā)光帶，發(fā)光峰包括發(fā)光中心位于大約440nm(2.81eV)和480nm(2.58eV)處