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PLD法生长ZnMgO/ZnO异质结与多层纳米结构及其性能研究

【摘要】: MgO和ZnO形成合金Zn_(1-x)Mg_xO的带隙可以在3.2-7.9eV之间变化,在制备紫外波段光电器件方面有着广阔的应用前景。由ZnO和Zn_(1-x)Mg_xO交替沉积而成的ZnO/ZnMgO量子阱和超晶格在激光器、光探测器和其他光电器件方面也有潜在的应用价值。 本文采用脉冲激光,分别在Si(100)衬底和采用ZnO作为缓冲层的Si(100)衬底上生长了ZnMgO薄膜,并对衬底温度,激光频率,氧压以及生长时间等生长工艺参数进行了系统的研究。同时尝试了在Si(100)及Si/ZnO衬底上生长ZnO/ZnMgO异质结及超晶格结构。主要的研究工作如下: 1.目前,ZnMgO合金薄膜大多数以蓝宝石或ScAlMgO_4为衬底。本文报道了在硅衬底上应用脉冲激光沉积法生长ZnMgO,并且首次通过对ZnMgO薄膜生长条件的探索,得出了适用于Si(100)衬底生长高质量c轴取向薄膜的最优条件: 衬底温度600℃,氧压10Pa,激光频率3Hz,靶材与衬底距离约为4.5cm。 2.采用高温ZnO缓冲层技术,成功生长出高晶体质量及完全c轴取向的ZnMgO合金薄膜,通过XRD图谱观察其半高宽仅为0.2044°,而SEM图谱表明其表面结晶质量完好。 3.在国内首次尝试了使用PLD方法在Si(100)上直接生长多层ZnO/ZnMgO薄膜及量子阱。并对多层薄膜的生长条件,晶体质量,光学性质等方面进行了研究。所生长的多层薄膜晶体质量均为完全c轴取向,光学性质可能由于不匹配衬底的原因,有很大差别。 4.采用ZnO缓冲层的方法改善Si与ZnMgO晶格失配较大的问题,生长多层ZnO/ZnMgO薄膜,并取得良好的结果。

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