化學(xué)氣相傳輸法制備ZnO薄膜的探索性研究.pdf

1、ZnO是一種直接帶隙的寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，其室溫下禁帶寬度約為3.37 eV。室溫下ZnO的激子束縛能為60 meV，這遠(yuǎn)高于室溫下26 meV的熱離化能，使得ZnO中的激子能夠在室溫下穩(wěn)定存在，因此，ZnO是一種制備室溫下或更高溫度下低閾值的半導(dǎo)體激光器的理想材料。此外，ZnO薄膜還廣泛應(yīng)用于制備光探測器、透明電極、表面聲波器件、氣敏器件等。而高質(zhì)量ZnO薄膜的制備對于實(shí)現(xiàn)以上的這些應(yīng)用具有重要意義。本文利用化學(xué)氣相傳輸法對制備高

2、質(zhì)量ZnO薄膜進(jìn)行了探索性研究，應(yīng)用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和光致發(fā)光譜等測試儀器和手段對生長樣品的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。具體研究內(nèi)容如下： (1)為了研究化學(xué)氣相傳輸法生長高質(zhì)量ZnO薄膜的最佳溫度，以Si(100)為襯底，在襯底溫度分別為400℃、600℃和800℃時(shí)生長了ZnO樣品。利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡對所制備的ZnO樣品的結(jié)構(gòu)和表面形貌進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，襯底溫度對化學(xué)氣相傳輸法制備的

3、ZnO的晶體質(zhì)量有著顯著地影響作用，在我們的實(shí)驗(yàn)中制備ZnO薄膜的最佳襯底溫度為600℃。 (2)采用化學(xué)氣相傳輸法，分別在石英玻璃、Si(100)和藍(lán)寶石襯底上制備了ZnO薄膜，通過掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀和光致發(fā)光譜等測試儀器和手段對樣品的結(jié)構(gòu)、表面形貌和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。掃描電子顯微鏡和X射線衍射譜的結(jié)果表明不同襯底上制備的ZnO薄膜的結(jié)晶性質(zhì)差異較大。在藍(lán)寶石襯底上制備的ZnO薄膜體現(xiàn)出較好的表面形貌、結(jié)構(gòu)特性和光