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退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484.1[理学—固体物理;理学—物理] TN304.21[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50240420656)资助的课题.
中文摘要:

采用反应射频磁控溅射法在Si(100)基片上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜,研究了退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺度、应力状态、成分和发光光谱的影响,探讨了ZnO薄膜的紫外发光光谱和可见发光光谱与薄膜的微观状态之间的关系.研究结果显示,在600-1000℃退火温度范围内,退火对薄膜的织构取向的影响较小,但薄膜的应力状态和成分有比较明显的变化.室温下光致发光光谱分析发现,薄膜的近紫外光谱特征与薄膜的晶粒尺度和缺陷状态之间存在着明显的对应关系;而近紫外光谱随退火温度升高所呈现的整体峰位红移是各激子峰相对比例变化的结果.此外,研究结果显示,薄膜的可见发光光谱对退火温度极为敏感.

英文摘要:

ZnO thin films with strong c-axis prefered orientation have been successfully deposited on Si(100) substrate at 750℃ by using reactive radio frequency magnetron sputtering. The influence of annealing temperature ranging from 600 to 1000℃ on the microstrueture and photoluminescence (PL) properties of ZnO films was investigated by X-my diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and photoluminescence measurement at room temperature. The XRD and TEM results show that the grain size of ZnO film increases and the residual stress in the film is tensile and remains constant at about 1 GPa with the increase of annealing temperature below 900℃. After annealed at 1000℃, the grain size decreases and the residual stress in the film changes into compressive with the value about - 2 GPa. The PL spectra of the ZnO films show two emission bands, namely that originating from ultraviolet (UV) exciton transition and the visible defect photoluminescence. The intensity of UV PL spectrum and the relative intensity of different exciton emission are dependent on the grain size and defects in the ZnO film. The red shift of UV PL spectrum results from the change of the relative intensity of different exciton emission with annealing temperature. The visible PL spectrum is sensitive to the change of annealing temperature. The relationship between PL spectra and microstructurv and defects in the films is discussed.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876