论文部分内容阅读
近年来,随着GaN蓝绿光发光管、激光器的迅速发展,ZnO作为一种可以替代GaN的材料受到人们的普遍关注。ZnO是一种直接宽带隙半导体材料,室温下它的能隙宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV。97年ZnO薄膜光泵浦紫外激光的获得和多晶ZnO薄膜自形成谐振腔激光的出现,极大地鼓舞了人们的研究热情,使得ZnO材料成为继GaN之后宽禁带半导体光电材料领域研究的热点之一。 ZnO是一种具有六角纤锌矿结构的半导体材料,作为一种具有低介电常数、高化学稳定性以及优异的光电、压电特性的功能材料,ZnO在许多领域尤其是光电器件领域有着重要应用。氧化锌基半导体光电器件主要包括紫外探测器、发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)等。 要得到高质量的器件最重要的是要获得高质量的ZnO薄膜,通常生长ZnO薄膜材料的方法主要有脉冲激光沉积(PLD),金属有机化学气相沉积(MOCVD),分子束外延(MBE),电子束蒸发,溅射(Sputtering)和原子层外延(ALE)等。在本论文中,我们分别用脉冲激光沉积法(PLD)和金属有机化学气相沉积法(MOCVD)在Al2O3(0001)、Al2O3(11(?)0)、MgAl2O4(111)和MgO(100)衬底上沉积了ZnO薄膜,研究了薄膜的生长条件(不同衬底和不同生长温度)对ZnO薄膜结构特性,发光特性以及表面显微结构的影响。 X射线衍射谱表明我们生长的ZnO薄膜具有c轴择优取向,只有在700℃MgO衬底上生长的ZnO溥膜是具有(100)和(002)两个择优取向的多晶薄膜,这说明了使用MgO衬底在高温下生长的ZnO薄膜c轴择优取向会退化,而出现a轴的择优取向(六边形的基面垂直于MgO表面)。原子力显微镜分析结果表明ZnO薄膜沿c轴方向呈柱状生长。从ZnO薄膜的吸收谱可以看到在370—390nm处有陡峭的吸收边。室温光致发光谱中观察到了用PLD方法生长的ZnO薄膜具有高强度的紫外发射和微弱的深能级发光峰。实验结果表明用MOCVD方法生长的ZnO薄膜具