激光制備氧化鋅納米材料及其激光輻照效應(yīng)研究.pdf

1、氧化鋅是寬帶半導(dǎo)體材料,具有很高的激子束縛能,在紫外探測(cè)、光電子器件、LED、LD等領(lǐng)域極具開發(fā)和應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái),隨著納米技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)器件微型化的要求,氧化鋅納米材料的制備及其光電性能的研究成為世界范圍內(nèi)的新熱點(diǎn)。 本論文介紹以先進(jìn)的激光技術(shù)為手段,將其應(yīng)用到氧化鋅納米材料制備和性能改善的研究。首先,采用脈沖激光濺射沉積技術(shù)在藍(lán)寶石襯底上制備了氧化鋅薄膜,并詳細(xì)討論了工藝參數(shù)如沉積溫度、氧壓對(duì)氧化鋅薄膜性能的影響,獲得了制

2、備氧化鋅薄膜的最佳工藝條件。其次,系統(tǒng)地研究了氧化鋅薄膜的激光輻照效應(yīng),發(fā)現(xiàn)：采用248 nm波長(zhǎng)KrF準(zhǔn)分子激光輻照可以大幅度提高室溫下氧化鋅薄膜的紫外光致發(fā)光譜強(qiáng)度,薄膜表面的導(dǎo)電性能提高了三個(gè)數(shù)量級(jí),薄膜晶粒熔融長(zhǎng)大,表面粗糙度大大降低。研究表明,KrF準(zhǔn)分子激光與氧化鋅薄膜相互作用時(shí),熱效應(yīng)和光化學(xué)效應(yīng)同時(shí)存在。導(dǎo)電性能和紫外光致發(fā)光譜強(qiáng)度的提高主要源于光化學(xué)效應(yīng)的影響:KrF準(zhǔn)分子激光的光子將薄膜的Zn-O鍵打斷,O蒸發(fā)到空氣

3、中,導(dǎo)致了薄膜內(nèi)淺施主能級(jí)缺陷氧空位的急劇增多。結(jié)合氧化鋅晶體的激光輻照結(jié)果,推測(cè)采用脈沖激光濺射沉積技術(shù)制備的氧化鋅薄膜室溫下紫外發(fā)光主要起源于束縛在氧空位施主能級(jí)上的束縛激子復(fù)合發(fā)光。KrF準(zhǔn)分子激光輻照產(chǎn)生的熱效應(yīng)影響則使得薄膜表面形貌發(fā)生了深刻變化,晶粒熔融長(zhǎng)大,重結(jié)晶,表面粗糙度大大降低。 此外,采用波長(zhǎng)為1064 nm的Nd:YAG脈沖激光燒蝕法制備了具有良好紫外發(fā)光性能的球形氧化鋅納米膠體顆粒,直徑在50～100