论文部分内容阅读
近年来,蓝绿光发光管、激光器及其相关器件以其潜在的巨大市场应用成为研究的热点。ZnO为直接带隙的宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,且束缚激子能高达60meV,比室温热离化能26meW大很多,与其它几种宽禁带发光材料如GaN(25meW)相比,ZnO是一种合适的用于室温或更高温度下的紫外光发射材料,可制备出紫外波段的探测器、LED和LD等光电子器件,同时ZnO材料也广泛应用于压电传感器、声表面滤波器等领域。 常用的薄膜技术如磁控溅射、PLD、MOCVD、MBE等能在较低的生长温度下制备出较好晶体质量的ZnO薄膜。磁控溅射技术由于其操作简便,反应条件可控性等优势,是一种常用的ZnO薄膜制备技术。本研究采用射频磁控溅射法在石英衬底上制备了具有C—轴择优取向的氧化锌薄膜。通过控制工艺参数在石英基片上制备纯ZnO薄膜,在O2-N2-Ar和O2-NH3-Ar气氛中溅射Zn靶实现了ZnO薄膜的N掺杂;利用双靶共溅的方法分别制备了Al掺杂、N+Al共掺杂和N+Fe共掺杂ZnO薄膜。同时,我们探讨了常压CVD法制备的ZnO薄膜和纳米管的相关性质。 用各种检测技术对薄膜的晶体特性及表面结构进行表征。 原子力显微镜(AFM)分析了各ZnO薄膜样品的晶体状态,我们发现,退火处理及提高衬底温度能够显著提高薄膜的结构状态;镀膜时间增加、氧分压的降低以及功率的增强有利于晶粒的长大;直流溅射晶粒具有更好的C轴柱状取向;N源分压在一定范围内可得到较高质量的ZnO薄膜;N+Al共掺杂样品比Al掺杂样品具有较好的表面平整度。ZnO薄膜的X射线衍射图显示2θ为34.42°处的高强度衍射峰来源于(0002)ZnO,衍射峰的半高宽(FWHM)为0.52°,在图中并没有观察到ZnO晶体的其它晶向的衍