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(dǎo)體材料,屬于六角纖鋅礦結(jié)構(gòu),具有較大的激子束縛能,帶隙寬度為3.37eV,可以實(shí)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(dǎo)、壓電、光波導(dǎo)、發(fā)光器件、激光器、透明導(dǎo)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(yīng)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(xué)參數(shù)調(diào)制。因此,制備出適合紫外光電器件要求,并且光學(xué)性能可以調(diào)制的高質(zhì)量ZnO薄膜

2、有著非常重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文采用脈沖激光沉積(PLD)技術(shù)在Si(100)單晶片上制備出高c軸取向、藍(lán)綠發(fā)光峰被完全抑制、適合紫外光器件的優(yōu)質(zhì)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(shí)采用溶膠-凝膠技術(shù)研制Mg摻雜ZnO薄膜。論文集中地研究了工藝條件對(duì)薄膜的結(jié)晶過(guò)程、微結(jié)構(gòu)以及光學(xué)性能的影響,并對(duì)Mg、Co摻雜ZnO薄膜的磁性進(jìn)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(duì)ZnO薄膜表面形貌、結(jié)構(gòu)和發(fā)光特性的影響。實(shí)驗(yàn)表明,選擇Mg摻雜含量0.075x?,并控制氧壓為1.0Pa時(shí),通過(guò)加鍍SiO2緩沖層,獲得了沿[0001]方向生長(zhǎng)、高質(zhì)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(duì)薄膜結(jié)構(gòu)、形貌和光學(xué)性能的影響,為探索氧化鋅薄膜的大面積制備技術(shù)奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　3.Zn1-xMgxO薄膜的磁性研究目前鮮有報(bào)道,我們系統(tǒng)地研究了Zn1-xMgxO薄膜在不同工藝過(guò)程和不同Mg含量下的磁學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度增大。同時(shí),我們還研究了Co摻雜對(duì)ZnMgO薄膜磁性的影響,實(shí)