2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、MgZn1—xO合金是一種帶隙可調(diào)的寬禁帶半導(dǎo)體材料。隨著合金中Mg的濃度的變化,MgxZn1—xO的禁帶寬度可以在3.4-7.5 eV之間調(diào)節(jié),這種大的帶隙變化范圍使MgXZn1—xO合金可以應(yīng)用于多種紫外光發(fā)射和吸收的器件中。本文目的是研究在Eu摻雜的MgxZn1—xO納米晶中Eu離子存在的位置、探討Eu的摻雜對MgxZn1—xO納米晶的微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響以及MgxZn1—xO納米晶的形成機(jī)制。 本研究以Mg0.15Zn

2、0.85O:Euy(0≤y≤0.08)為靶,采用電子束蒸發(fā)結(jié)合熱退火并快速降溫的方法,在石英襯底上生長了纖鋅礦結(jié)構(gòu)的MgxZn1—xO:Eu的六方納米晶。本文通過X射線衍射(XRD)光譜、X射線光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、吸收光譜和光致發(fā)光光譜(PL)研究了Eu的摻雜對MgxZn1—xO納米晶的微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響。MgxZn1—xO:0:8%Eu納米晶樣品在700℃退火后表現(xiàn)出了(002)方向的擇優(yōu)取向生長,而未

3、摻雜Eu的MgxZn1—xO納米晶樣品在700℃退火后雖然表現(xiàn)出了纖鋅礦結(jié)構(gòu),但卻沒有表現(xiàn)出取向生長。XPS結(jié)果表明MgxZn1—xO六方納米晶已經(jīng)形成,并且納米晶中既有Eu2+又有Eu3+,但它們的含量都很低。Eu2+的存在是因?yàn)榧{米晶在生長的過程中是缺氧的狀態(tài),而Eu2+和Eu3+的含量很低則是因?yàn)樵陔娮邮L階段和后退火階段造成了Eu的含量嚴(yán)重?fù)p失。 本文根據(jù)吸收光譜結(jié)果,Eu摻雜和未摻雜的MgxZn1—xO六方納米晶在7

4、00℃退火后,Mg的濃度均為0.08。室溫下,用He—Cd激光器的325nm波長的激光線激發(fā)不同Eu摻雜濃度的MgxZn1—xO六方納米晶樣品,得到了兩個(gè)紫外發(fā)光峰,觀察到了明顯的相分離,而未摻雜Eu的樣品沒有觀察到這一現(xiàn)象。通過對不同Eu摻雜濃度的MgxZn1—xO納米晶紫外發(fā)光峰的擬合,得到了位于3.46 eV和3.31 eV的兩個(gè)峰,其分別來源于Mg0.08Zn0.92O和Mg0.03Zn0.97O。但未摻雜Eu的MgXZn1—x

5、O納米晶樣品的紫外發(fā)光峰只有一個(gè),且位于3.46 eV。通過用Ar+激光器的488 nm激發(fā)線激發(fā)的MgxZn1—xO:Eu納米晶的光致發(fā)光譜中并沒有得到Eu離子的特征發(fā)光峰,因此說明Eu很可能沒有摻雜進(jìn)MgxZn1—xO的晶格中??紤]到ZnO比MgO有更高的蒸氣壓,這使在高溫退火階段,Zn原子更容易被釋放出來而形成富Mg的MgxZn1—xO合金,但氧化銪的蒸氣壓比ZnO還高,所以Eu原子將分布在MgxZn1—xO納米晶的表面阻礙Zn的

6、蒸發(fā)。因此,MgxZn1—xO:Eu納米晶的微結(jié)構(gòu)可以看成是表面分散著Eu原子的Mg0.08Zn0.92O/Mg0.03Zn0.97O/air的單量子阱核殼結(jié)構(gòu)。通過擬合700℃退火后的MgxZn1—x0:8% Eu納米晶的變溫光致發(fā)光的紫外發(fā)射峰,我們認(rèn)為紫外發(fā)射峰主要來源于局域化激子復(fù)合,并擬合得到了Mg0.03Zn0.97O的局域化激子的激活能為66 meV,高于Mg0.082n0.92O的局域化激子的激活能,這一結(jié)果進(jìn)一步給出了

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