脈沖激光沉積法制備的ZnO薄膜的電抽運隨機激射.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶(3.37eV)，高激子束縛能(60meV)的直接帶隙半導體，且具有較高的光增益系數(shù)和折射率，被認為是制備紫外隨機激光器的理想材料。ZnO薄膜的光抽運隨機激射在1998年就被報道，而其電抽運隨機激射直到近年來才被實現(xiàn)。以金屬-絕緣體-半導體(MIS)器件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)ZnO薄膜的電抽運隨機激射時，其性能與作為發(fā)光層的半導體薄膜以及絕緣層薄膜的性能有關(guān)，而薄膜的性能則在相當程度上取決于薄膜的制備方法。本文采用脈沖激光沉積(PL

2、D)法制備了作為發(fā)光層的ZnO薄膜、作為絕緣層的Si3N4薄膜和MgO薄膜，并制備了基于上述薄膜的MIS器件。在此基礎上，研究了這些器件的電抽運紫外隨機激射，取得了如下主要結(jié)果:
　　(1)采用PLD法以不同工藝參數(shù)在硅襯底上制備ZnO薄膜，研究了激光波長、襯底溫度、氧分壓對ZnO薄膜形貌和光致發(fā)光等的影響。研究表明:使用Nd:YAG激光器355nm波長激光制備的ZnO薄膜最為致密平整，而提高襯底溫度和氧分壓可以減少薄膜中的缺陷。

3、
　　(2)分別采用直流反應和射頻磁控濺射法以及PLD法在硅襯底上制備ZnO薄膜，并制備成相應的MIS器件。實驗表明，以PLD法制備的ZnO薄膜為發(fā)光層的器件具有最低的紫外光隨機激射閾值電流和最高的輸出光功率。這是由于PLD法制備的ZnO薄膜中缺陷最少，從而顯著減少了紫外光在光散射過程中的光損耗。
　　(3)利用PLD法制備作為絕緣層的Si3N4薄膜，在硅襯底上制備了結(jié)構(gòu)為Au/Si3N4/ZnO的MIS器件。實驗表明:提高