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《TFC'13龙八薄膜技术龙8官网国摘要集》2013年
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PA-MBE法制备高质量ZnO、ZnMgO单晶薄膜及ZnO/Zn_(0.9)Mg_(0.1)O多量子阱结构

陈巍  丁萍  张宏海  潘新花  陈姗姗  黄靖云  叶志镇  
【摘要】:ZnO是直接带隙半导体国,其室温禁带宽度为3.37 eV,室温激子束缚能为60 meV,在制备蓝光-紫外光发光二极管和激光器等光电器件方面有巨大优势。ZnO薄膜的制备方法有很多,如:磁控溅射、化学气相沉积、脉冲激光沉积、金属有机化合物化学气相淀积,分子束外延等等。其中分子束外延技术易于实现高质量ZnO薄膜,且对薄膜进行原子级的精确控制,这对于光电器件的结构设计和效率的提高具有重大意义。本文采用射频等离子体辅助分子束外延(PA-MBE)技术在c面蓝宝石衬底上生长ZnO及ZnMgO单晶薄膜。通过引入MgO缓冲层,有效降低了衬底与ZnO间的晶格失配,提高了单晶薄膜的晶体质量。外延获得的ZnO及ZnMgO单晶薄膜具有较高的迁移率(~60 cm2V~(-1)s~(-1)),较低的电子浓度。尤其值得一提的是,高分辨XRD摇摆曲线(0002)面半高宽非常小(~43 arc sec),由此计算得到的螺型位错密度约为4×10~6 cm~(-2),此数值达到国际领先水平。在此基础上,制备了不同阱层宽度的ZnO/Zn0.9Mg0.1O多量子阱结构,其周期数为5,阱宽分别为3 nm、5 nm、8 nm和10 nm。高分辨XRD测试,多量子阱结构具有明显的P条纹;低温PL谱测试,多量子阱结构的激子发射峰半高度非常窄(~8.3 meV),上述结果表明我们制备的量子阱具有很好的晶体质量。同时,还观察到了明显的量子限域效应,随着阱宽减小,量子阱PL发光峰逐渐蓝移。此外,采用变温PL谱及相关激活能的理论计算进一步分析了量子阱中激子发射的热淬灭行为。
【国单位】:浙江龙8硅国国家重点实验室
【分类号】:TN304.055;O471.1

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