PLD法制備ZnO薄膜及其特性研究.pdf

1、ZnO是一種直接帶隙的寬帶隙(300K禁帶寬度約為3.37eV)化合物半導(dǎo)體材料，具有很大的激子束縛能(60mY)，理論上可以實(shí)現(xiàn)室溫下的紫外光受激發(fā)射。ZnO具有廣闊的應(yīng)用范圍，比如透明電極、壓敏電阻、太陽能電池窗口、表面聲波器件、氣體傳感器、發(fā)光二極管等。因此，制備高質(zhì)量的ZnO薄膜具有重要的意義。本文使用脈沖激光沉積(PLD)法制備ZnO薄膜，通過改變主要生長(zhǎng)參數(shù)和對(duì)生長(zhǎng)樣品測(cè)量結(jié)果的對(duì)比，得到了獲得高質(zhì)量ZnO薄膜的優(yōu)化生長(zhǎng)條件

2、。利用反射式高能電子衍射(RHEED)、X射線衍射(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)、光致發(fā)光(PL)譜和霍爾測(cè)量等對(duì)ZnO薄膜進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：1)在c面藍(lán)寶石襯底生長(zhǎng)的ZnO薄膜，當(dāng)襯底溫度在350℃至550℃之間時(shí)，結(jié)晶質(zhì)量隨著溫度的升高而提高；當(dāng)襯底溫度進(jìn)一步升高后，ZnO薄膜的結(jié)晶質(zhì)量開始下降。襯底溫度為550℃的樣品具有最窄的(0002)峰(XRD)半高寬、最清晰的規(guī)則點(diǎn)狀RHEED圖像、最好的發(fā)光性質(zhì)(PL)和最大的載

3、流子遷移率。2)對(duì)Si(111)襯底生長(zhǎng)的ZnO薄膜，在空氣中進(jìn)行了退火處理，退火溫度范圍為500℃至900℃，時(shí)間為8分鐘。結(jié)果顯示，在600℃退火的樣品有最好的結(jié)晶質(zhì)量，在500℃，600℃和700℃退火的樣品與未退火和在800℃以上退火的樣品相比擁有更加光滑平整的表面。并且通過測(cè)量PL譜發(fā)現(xiàn)在空氣中退火后，ZnO膜中產(chǎn)生了大量的缺陷，使波長(zhǎng)在378nm周圍的紫外發(fā)光峰和深能級(jí)發(fā)光峰的強(qiáng)度比值減小。這說明在空氣中退火可以提高ZnO薄