超聲霧化氣相沉積生長的Zn1-xMgxO薄膜性質(zhì)的研究.pdf

1、ZnO是直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體，帶隙寬度為3.37 eV，具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，室溫下具有較高的激子束縛能(59 meV)，這一特性使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，其在短波段優(yōu)異的發(fā)光特性受到了廣泛的關(guān)注。ZnMgO薄膜作為紫外探測(cè)器的感光層，材料吸收邊波長決定了器件的截止波長，而Mg含量的多少?zèng)Q定了薄膜的禁帶寬度和相結(jié)構(gòu)，所以制備性能良好、重復(fù)性高的Zn1-xMgxO薄膜是獲得高性能紫外探測(cè)器的關(guān)鍵前提。在我們

2、的實(shí)驗(yàn)過程中還發(fā)現(xiàn)，溫度、載氣、溶液配制等具體的工藝參數(shù)對(duì)薄膜質(zhì)量的影響是非常大的。溫度對(duì)薄膜的結(jié)晶、生長起著決定性作用，載氣流量和溫度的平衡主宰生長氣氛的流體動(dòng)力學(xué)，對(duì)薄膜的均勻性、最終薄膜生長面積大小有很大的影響。
　　 本文采用超聲霧化氣相沉積法(USP)，制備了一系列Zn1-xMgxO薄膜。首先對(duì)生長條件進(jìn)行調(diào)節(jié)，找到適合薄膜生長的最佳工藝參數(shù)。對(duì)制備的樣品，進(jìn)行了電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP)、X射線衍射儀(XR

3、D)、透射譜(TL)、光致發(fā)光譜(PL)測(cè)試。簡要介紹如下:
　　 1.通過調(diào)節(jié)前驅(qū)液中溶液濃度、襯底溫度、載氣流量、沉積時(shí)間等，從薄膜的生長機(jī)理的角度分析了具體工藝條件對(duì)薄膜形成和形貌及醋酸對(duì)薄膜厚度的影響。
　　 2.所生長的薄膜具有ZnO六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，沒有出現(xiàn)MgO立方相的衍射峰，隨著Mg2+含量增加，衍射峰向大角度峰位方向移動(dòng)。
　　 3.薄膜在可見光波段透過率在90％以上，隨Mg含量增加，吸收邊逐漸藍(lán)

4、移。用tauc法計(jì)算Zn1-xMgxO薄膜的光學(xué)帶隙。隨Mg含量增加，光學(xué)帶隙由3.25eV(x=0)增加到3.58 eV(x=0.28)，符合線性關(guān)系:Eg=3.25+1.28x。
　　 4.在室溫下對(duì)Zn1-xMgxO薄膜進(jìn)行光致發(fā)光(PL)測(cè)試。PL發(fā)光中心由380nm呈線性藍(lán)移至364nm，同時(shí)發(fā)光強(qiáng)度逐漸減弱。進(jìn)一步，純ZnO在380nm處有明顯的帶邊發(fā)光，半高寬為16nm，具有較好的光致發(fā)光特性，且沒有來自缺陷的發(fā)光