(0001)Zn極性面上ZnO生長動力學研究.pdf

1、近年來，隨著寬禁帶化合物半導體制備技術的不斷發(fā)展，以GaN和ZnO基半導體為代表的材料在光電子器件和微納尺度電子器件得到普遍應用，受到人們廣泛地關注。ZnO基半導體由于具有較寬禁帶寬度和較大的激子束縛能等特點，使其在發(fā)光二極管、激光器等諸多器件中有著明顯的優(yōu)勢，其高質量ZnO單晶薄膜的制備為當今半導體研究的熱點。
　　本論文圍繞ZnO在(0001)Zn極性表面上的晶體動力學微觀機制、表面動力學生長過程、以及高質量ZnO薄膜可控生長

2、，從理論和實驗兩方面開展研究。采用第一性原理計算方法，計算Zn原子、ZnO分子、Zn3O1以及Zn1O3團簇四種典型沉積單體模型的系統(tǒng)總能、擴散勢壘以及單體間相互作用能等晶體動力學參量;采用動力學蒙特卡羅方法模擬了ZnO生長初期的表面形貌、生長演化過程的島數(shù)目和尺寸變化以及生長晶體的結構和質量等一系列生長動力學結果。Zn原子單體易于均勻沉積于ZnO晶體的纖鋅礦結構位;ZnO分子單體則易于沉積于閃鋅礦結構位，但所沉積單體分布零散，難于聚集

3、成核;Zn3O1團簇單體更易于沉積聚集于纖鋅礦位，其島尺寸、纖鋅礦結構相成分比以及生長維度隨著溫度升高而增大，但單一相區(qū)域還存在一定數(shù)量的孔洞;Zn1O3團簇單體聚集最致密，溫度變化較難改變其纖鋅礦結構相成分比、聚集島數(shù)目和尺寸以及生長維度。通過分子束外延在ZnO(0001)Zn極性襯底表面上的同質外延生長了ZnO薄膜。其中在富鋅條件下生長的ZnO薄層具有單一纖鋅礦結構相，但其構成的晶粒間存在凹陷;在富氧條件生長的ZnO薄層則出現(xiàn)了類似