退火處理對LaAlO3薄膜結構和發(fā)光特性的影響.pdf

1、長期以來,鈣鈦礦結構氧化物材料具有良好的介電性、鐵電性、光電性、鐵磁性、超導等性質,引起人們廣泛的關注。鋁酸鑭(LaAlO3)是一種寬禁帶鈣鈦礦氧化物材料,它具有晶格匹配好、介電常數大、熱穩(wěn)定性好、光學帶隙寬等優(yōu)點常被用作高溫超導襯底材料及光電材料。近年來,具有偽立方鈣鈦礦結構的LaAlO3薄膜是一種比較理想代替SiO2作為金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)柵極電介質材料的高介電常數材料。此外,LaAlO3晶體在電子器件、催化、高

2、溫燃料電池等方面得到了廣泛應用。
　　 本論文采用射頻磁控濺射方法在p-Si(100)襯底上制備了LaAlO3薄膜,氬氣作為濺射氣體。在空氣氣氛下,對樣品進行不同溫度的后退火處理。通過X射線衍射儀(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)等測試手段表征了LaAlO3薄膜的結構和表面形貌,研究了退火對結晶狀況和表面粗糙度的影響。
　　 XRD和AFM研究結果表明:本文在Si襯底上生長的LaAlO3薄膜是非晶的,樣品經900℃退火開

3、始由非晶向晶體轉變,說明高溫退火有利于提高結晶質量。隨著退火溫度的提高,表面粗糙度也明顯增加。
　　 利用吸收光譜和光致發(fā)光譜分析了LaAlO3薄膜的光學特性,并研究了退火處理對薄膜發(fā)光特性的影響。通過對退火前后樣品光致發(fā)光譜(PL)測量發(fā)現樣品在368nm、470nm位置處分別出現發(fā)光峰,但峰位基本保持不變。各峰的強度隨退火溫度的升高逐漸增強,這和薄膜結晶質量的提高有關。根據吸收光譜和缺陷能級圖,推測出368nm紫光峰來源于電