Mg,Co摻雜ZnO薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、ZnO是Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶半導體材料,屬于六角纖鋅礦結構,具有較大的激子束縛能,帶隙寬度為3.37eV,可以實現(xiàn)室溫下的紫外受激輻射。它還具有介電、壓電和光電等特性,在光電導、壓電、光波導、發(fā)光器件、激光器、透明導電膜、氣敏傳感器、表面及體聲波器件以及聲光器件等方面具有廣闊的應用前景。最近研究發(fā)現(xiàn),在ZnO中摻雜Mg、Cd可以改變ZnO的帶隙,有利于器件的光學參數(shù)調制。因此,制備出適合紫外光電器件要求,并且光學性能可以調制的高質量ZnO薄膜

2、有著非常重要的科學意義和應用價值。
　　本文采用脈沖激光沉積(PLD)技術在Si(100)單晶片上制備出高c軸取向、藍綠發(fā)光峰被完全抑制、適合紫外光器件的優(yōu)質Zn1-xMgxO薄膜系列。為了探索氧化鋅薄膜的大面積制備工藝,同時采用溶膠-凝膠技術研制Mg摻雜ZnO薄膜。論文集中地研究了工藝條件對薄膜的結晶過程、微結構以及光學性能的影響,并對Mg、Co摻雜ZnO薄膜的磁性進行了探討和研究。主要研究工作如下:
　　1.采用脈沖激光

3、沉積方法在Si(100)單晶片上制備出沿c軸高度取向的單晶薄膜,系統(tǒng)地研究了Mg含量、薄膜厚度、退火溫度及氧壓對ZnO薄膜表面形貌、結構和發(fā)光特性的影響。實驗表明,選擇Mg摻雜含量0.075x?,并控制氧壓為1.0Pa時,通過加鍍SiO2緩沖層,獲得了沿[0001]方向生長、高質量的ZnMgO薄膜。
　　2.采用溶膠-凝膠法在SiO2襯底上制備出Zn1-xMgxO薄膜,利用X-射線衍射儀、原子力顯微鏡、熒光光譜儀,系統(tǒng)研究了Mg摻

4、雜含量、薄膜層數(shù)和退火溫度對薄膜結構、形貌和光學性能的影響,為探索氧化鋅薄膜的大面積制備技術奠定了實驗基礎。
　　3.Zn1-xMgxO薄膜的磁性研究目前鮮有報道,我們系統(tǒng)地研究了Zn1-xMgxO薄膜在不同工藝過程和不同Mg含量下的磁學性質。實驗發(fā)現(xiàn),Zn1-xMgxO薄膜均不同程度地表現(xiàn)出室溫鐵磁性,并隨著氧壓的增大(0.7 Pa Po??220 Pa)飽和磁化強度增大。同時,我們還研究了Co摻雜對ZnMgO薄膜磁性的影響,實