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衬底温度对ZnO薄膜的结构和光学特性的影响
  • ISSN号:1000-7032
  • 期刊名称:发光学报
  • 时间:0
  • 页码:736-739
  • 分类:O482.31[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]华南师范大学光电子材料与技术研究所,广东广州510631, [2]深圳大学材料科学与工程学院,广东深圳518060, [3]中国科学院激发态物理重点实验室长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033
  • 相关基金:国家自然科学基金(60976036); 广东省自然科学基金(8151806001000009); 广东省育苗项目(LYM10063)资助项目
  • 相关项目:ZnO基新型异质结发光器件设计、制备及其应用研究
中文摘要:

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)设备在蓝宝石衬底上通过改变生长温度,制备了不同的ZnO样品。研究了衬底温度对ZnO的结构、光学和电学性质的影响。样品的晶体结构利用X射线衍射谱进行表征。X射线衍射谱表明,所有的ZnO样品都是(002)取向的六角纤锌矿结构。随着生长温度的升高,X射线的(002)衍射峰的半峰全宽逐渐减小。样品的表面形貌随着衬底的温度改变而变化,在800℃得知了平整的ZnO表面。通过光致发光的实验得知,ZnO的紫外发光随着生长温度的升高,强度逐渐增强。光致发光的来源为ZnO的自由激子发光。在生长温度为800℃时,得到了高质量的ZnO单晶薄膜,X射线衍射峰的最大半峰全宽为0.05°,霍尔迁移率为51 cm2/(V.s),载流子浓度为1.8×1018cm-3。

英文摘要:

The ZnO films grown with different growth temperature have been deposited on c-Al2O3 substrates by plasma assistant molecular beam epitaxy(P-MBE).Their crystal structures are characterized by X-ray diffraction(XRD).The XRD results indicate that all the ZnO films with the(002) preference orientation of hexagonal wurtzite structure.The full width at half maximum(FWHM) of the(002) diffraction peak decreases as the growth temperature increasing.The surface morphology of the ZnO films is measured by scanning electron microscope(SEM),the surface morphology of the ZnO films grown at different growth temperature changes gradually.In the SEM image of the film grown at 500 ℃,there are a large number of particles,and the surface of the film is rough.The particle size is about 50~100 nm.The particle size increases(about 100~200 nm) at 600 ℃ growth,which indicates that the particle size increase with the increasing of the growth temperature.As the film growth temperature reaches 700 and 800 ℃,it can be found that the surface of the film become uniform and smooth from the SEM image.The photoluminescence(PL) intensity of the ZnO film increased with the increasing of the growth temperature.The origin of the PL peak is the free exciton emission.The carrier concentration and Hall mobility of the films as a function of growth temperature are studied.Hall measurements show that all the films are n-type.The carrier concentration value decreases gradually from 3.4×1018 cm-3 to a value of 1.8×1018 cm-3 with increasing the growth temperature from 500 to 800 ℃.The Hall mobility of ZnO films rises from 11 cm2/(V·s) to 51 cm2/(V·s) with the increase of film growth temperature.The high quality ZnO thin films was obtained at 800 ℃,exhibiting that the FWHM of XRD is about 0.05°,the Hall mobility is about 51 cm2/(V·s),the carrier concentration is about 1.8×1018 cm-3.

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期刊信息
  • 《发光学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会发光分会 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
  • 主编:申德振
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:fgxbt@126.com
  • 电话:0431-86176862
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7032
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1116/O4
  • 邮发代号:12-312
  • 获奖情况:
  • 物理学类核心期刊,2000年获中国科学院优秀期刊二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 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,美国剑桥科学文摘,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:7320