溶膠凝膠-旋涂法制備Mg-,x-Zn-,1-x-O納米晶薄膜及其性能研究.pdf

1、寬帶隙半導(dǎo)體ZnO為直接帶隙半導(dǎo)體材料，帶隙寬度為3-3eV，在室溫下激子結(jié)合能高達(dá)60meV，受激發(fā)射閾值低，在藍(lán)紫光發(fā)光二極管、紫外激光器等光電子器件方面有巨大的應(yīng)用潛力，引起人們的熱切關(guān)注。現(xiàn)己實(shí)現(xiàn)了室溫下ZnO薄膜由激子復(fù)合產(chǎn)生的受激發(fā)射。在光電子器件制備中，通常采用異質(zhì)結(jié)、超晶格等結(jié)構(gòu)。有效的異質(zhì)結(jié)、超晶格結(jié)構(gòu)不僅要求禁帶寬度可調(diào)，而且要求界面之間幾乎沒有晶格失配。Mg<,x>Zn<,1-x>O是與ZnO構(gòu)建有效異質(zhì)結(jié)、超晶格

2、結(jié)構(gòu)的理想三元體系。這是由于Mg<'2+>(0.057nm)半徑與Zn<'2+>(0.060nm)半徑相近，Mg離子替代晶格中的Zn離子后不會引起晶格常數(shù)明顯變化。已有報道，脈沖激光沉積法生長的Mg<,x>Zn<1-x>O的基本帶隙，可以通過改變Mg含量從3.3eV增加到3.99eV，而晶格常數(shù)的變化僅為1％。Mg<,x>Zn<,1-x>O薄膜既可以作ZnO/Mg<,x>Zn<,1-x>O量子阱和超晶格器件的勢壘層，也是很好的波長更短的

3、紫外發(fā)光材料。 Mg<,x>Zn<,1-x>O薄膜多數(shù)采用脈沖激光沉積、分子束外延、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積和射頻磁控濺射等。溶膠凝膠法也有報導(dǎo)，與其它方法相比，溶膠凝膠法有許多優(yōu)點(diǎn)，如工藝簡單，可大面積成膜，化學(xué)計量比容易控制，易摻雜，不需要昂貴的真空系統(tǒng)，制作成本低等。 目前，關(guān)于MgZnO固溶體和異質(zhì)結(jié)的報道，大多關(guān)注的是鎂摻雜引起的帶隙展寬，對鎂摻雜引起的發(fā)光強(qiáng)度變化則很少報導(dǎo)。本文主要工作是，利用水相溶膠凝膠-旋

4、涂法制備Mg<,x>Zn<,1-x>O納米晶薄膜，并對樣品的結(jié)構(gòu)和發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行了研究。主要結(jié)果如下： 1.當(dāng)Mg含量從0到0.2范圍內(nèi)變化時，在室溫325nm激光激發(fā)下，呈現(xiàn)半高寬小于20hm的強(qiáng)紫外發(fā)射，其發(fā)射峰位在3.28ev到3.45ev之間可以很好地線性調(diào)節(jié)，其線性關(guān)系優(yōu)于一些文獻(xiàn)報道的溶膠凝膠法制備的Mg<,x>Zn<,1-x>O膜的結(jié)果。 2.發(fā)現(xiàn)在室溫325nm激光或氙燈的激發(fā)下，Mg摻雜都能引起樣品室溫紫