Sb掺杂ZnO薄膜的制备及光学性能研究
【摘要】：
ZnO薄膜作为一种新型的宽禁带氧化物半导体材料,具有优异的光电特性。在发光器件、表面声波器件、气敏传感器,透明导电膜等方面具有广泛的应用。ZnO薄膜室温下的禁带宽度为3.37eV,激子束缚能60meV,远高于ZnSe、GaN等宽禁带半导体材料的激子束缚能。ZnO薄膜可以在低于500℃的温度下制得并且原材料易得、无毒、成本低。这些优点使ZnO成为一种具有美好应用前景的短波长发光材料。同时,随着对ZnO发光特性研究的不断深入,不同波长的蓝-绿光发射已有一些报道,这对于开发出蓝/绿光电器件具有重要意义。
本文采用射频反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备ZnO/ZnO:Sb薄膜,靶材为金属Zn靶和Zn-Sb合金靶,溅射气体为高纯氧气和氩气。薄膜样品放在高纯氮气氛中退火,退火温度分别为450℃、550℃,退火时间1小时。借助台阶仪、X射线衍射仪(XRD)、双光束紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计对ZnO/ZnO:Sb薄膜进行了膜厚、结构、光学性能的测试。
样品的X射线衍射谱表明:ZnO薄膜沿C轴择优取向生长,是ZnO单晶薄膜;ZnO:Sb薄膜主要沿ZnO的(002)方向生长,并且在低氧浓度和高氧浓度环境下沉积的薄膜晶面间距都变大,主要是由于Sb3+替位Zn2+后引起晶格膨胀导致的,没有检测到其它杂质相的生成。ZnO和ZnO:Sb薄膜的光学带隙均随氧浓度的增大而增大,退火后薄膜的光学带隙减少。同一条件下制备的ZnO和ZnO:Sb薄膜的光学带隙相比较,后者的带隙偏小,这是由于杂质能级引起的。K系列的ZnO薄膜和P系列的ZnO:Sb薄膜的室温发射谱上均出现了中心波长位于467nm左右的宽带蓝光峰,该宽带蓝光峰由四个不同波长的蓝光发射峰组成。S系列的ZnO:Sb薄膜的室温发射谱上出现了波长分别为423nm、486nm的较强蓝光发射峰,当激发波长为360nm时,波长为486nm的蓝光发射峰强度大大增强。我们对蓝光的发射机理作了分析:467nm的蓝光是电子由氧空位(VO)能级到间隙氧(Oi)能级之间跃迁产生的;423nm的蓝光来自电子由锌填隙(Zni)形成的浅施主能级到价带的跃迁; 486nm左右的蓝光来自Zni(锌填隙)形成的施主和锌空位(VZn)形成的受主之间的复合,还与Sb3+离子提供了相应的蓝光中心有关。这些蓝光峰的出现对于开发出单色蓝光发光器件有重要意义。
|
|
|
|
| 1 |
张萌;王应民;徐鹏;蔡莉;李禾;程国安;刘庭芝;;用锌有机源和CO_2/H_2混合气源PECVD沉积ZnO薄膜[J];光学学报;2006年04期 |
| 2 |
许小亮,施朝淑;纳米微晶结构ZnO及其紫外激光[J];物理学进展;2000年04期 |
| 3 |
周晓红,赵秀琴;氧化锌光催化降解六种可溶性染料的研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2003年02期 |
| 4 |
宋洋,阎研,邢英杰,俞大鹏,张树霖;ZnO纳米管的拉曼光谱学研究[J];光散射学报;2004年02期 |
| 5 |
徐彭寿,徐彭寿,孙玉明,施朝淑,徐法强,潘海斌,施朝淑;ZnO及其缺陷电子结构对光谱特性的影响[J];红外与毫米波学报;2002年S1期 |
| 6 |
蒋向东,张怀武,黄祥成;透明导电半导体ZnO膜的研究[J];应用光学;2002年02期 |
| 7 |
郭宝增;用全带Monte Carlo方法模拟纤锌矿相GaN和ZnO材料的电子输运特性[J];物理学报;2002年10期 |
| 8 |
阎研,屈田,王建朝,张树霖,郝少康,X.BZHang,袁方利,黄淑荣;CdSe和ZnO量子点的拉曼光谱研究[J];光散射学报;2003年02期 |
| 9 |
李春萍;郭林;王广胜;吕玉珍;徐惠彬;;ZnO纳米棒的拉曼和发光光谱研究(英文)[J];光散射学报;2006年01期 |
| 10 |
刘文静
,樊惠玲
,李春虎
,郭汉贤;CO对ZnO脱硫行为的影响[J];太原科技;2001年06期 |
| 11 |
颜建锋,梁红伟,吕有明,刘益春,李炳辉,申德振,张吉英,范希武;利用P-MBE在Si(111)衬底上生长氧化锌薄膜及其光学性质的研究[J];红外与毫米波学报;2004年02期 |
| 12 |
刘亚明;戴宪起;姚树文;侯振雨;;ZnO(10■0)非极性表面的第一原理研究(英文)[J];郑州大学学报(理学版);2008年02期 |
| 13 |
吴尝;朱克荣;马永青;;固相法制备ZnO纳米晶的变温拉曼光谱[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2011年02期 |
| 14 |
郭常新,傅竹西,施朝淑;阴极射线激发下ZnO薄膜室温紫外发光的超线性增长规律[J];发光学报;1998年03期 |
| 15 |
王志军,王之建,李守春,李玉琴,元金山;固相热分解法合成非晶ZnO及其表征[J];发光学报;2003年05期 |
| 16 |
陶俊超;孙艳;葛美英;陈鑫;戴宁;;介孔ZnO微球的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用(英文)[J];红外与毫米波学报;2010年01期 |
| 17 |
毕冬梅;宋立军;乔靓;胡小颖;赵利军;;双六棱锥状氧化锌的水热制备及其光致发光性能[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2010年04期 |
| 18 |
郭振;Andreazza-Vignolle Caroline;Andreazza Pascal;赵东旭;刘益春;张立功;李炳辉;张振中;申德振;;垂直氧化锌纳米线中的激射现象(英文)[J];发光学报;2011年05期 |
| 19 |
高相东,李效民,于伟东;连续离子层吸附与反应法(SILAR)生长ZnO多晶薄膜的研究[J];无机材料学报;2004年03期 |
| 20 |
尹利君;李法荟;王晓刚;余明清;张联盟;;制作压电器件氧化锌单晶的评述(英文)[J];人工晶体学报;2006年03期 |
|
手机打开
论文排版
快捷付款方式
订购知网充值卡
订购热线
帮助中心