学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

MOCVD法制备Mg_xZn_（1-x）O薄膜及其热稳定性研究

作　者: 王国瑞
导　师: 徐长山
学　校: 东北师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: MgxZn1-xO MOCVD 热稳定性快速退火六角相立方相
分类号: O484
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 35次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

Zn_1-xMg_xO是一种新型Ⅱ一Ⅵ族宽禁带三元化合物半导体材料。在兼顾ZnO、MgO材料性能的同时,具有带隙连续可调的特点。这种材料可与ZnO一起组成异质结、量子阱和超晶格,这不但能极大地提高ZnO的发光效率,而且能对材料的发光特性进行调制。随Mg含量不同,Mg_xZn_1-xO可偏向某一晶格结构,Mg含量<37%为六角晶体结构（晶格常数与ZnO接近,a略有增加,c略有减小）,>62%为立方晶体结构（晶格常数与MgO相近,a略有减小）,在二者之间为混合相。本文使用MOCVD方法,利用N2气作为输运介质在Al₂O₃ （1120）衬底上生长了一系列不同Mg浓度的Mg_xZn_1-xO薄膜。以X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射谱（XRD）、吸收光谱、光致发光光谱（PL）为表征手段,研究了不同Mg含量对Mg_xZn_1-xO薄膜的结构性质和光学性质的影响。并选择高Mg含量（53%）的Mg_xZn_1-xO六方相薄膜在200-1000℃O₂气氛中进行快速热退火,研究其结构和光学性质的热稳定性。实验表明:获得的Mg_xZn_1-xO薄膜即使在较高的Mg含量下仍以纤锌矿结构为主。当Mg的百分含量超过38%时,Mg_xZn_1-xO薄膜的结构是不稳定的,容易发生六方相和立方相的分离。Mg的掺入具有带隙调制的作用,能够引起吸收边和光致发光峰的位置向高能侧移动,在Mg含量较高时,其发光由导带底的局域发光中心控制,发光峰受局域态能量和缺陷态能量双重影响。对高Mg组分六方相Mg_xZn_1-xO薄膜在不同温度下进行快速热处理之后其结构和光学性质的变化的研究表明:在温度低于400℃时,变化不明显。500℃以上时,可以观察到立方相的XRD信号,吸收和发光光谱证实六角相的Mg_xZn_1-xO逐渐减少,说明Mg_xZn_1-xO出现了由六角相向立方相的转变。退火温度达到900-1000℃时,这种现象变得更为明显,大量的立方相Mg_xZn_1-xO包覆了六角相的Mg_xZn_1-xO形成了一维类量子阱结构,同时产生了大量的缺陷。对300℃退火样品进行变温测试,阐述了Mg_xZn_1-xO的发光机制。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-7
第一章引言  7-13
  1.1 用于信息存储的激光器件的发展历史  7-8
  1.2 Mg_xZn_(1-x)O 材料的基本特性  8-10
  1.3 Mg_xZn_(1-x)O 的制备方法  10-11
  1.4 Mg_xZn_(1-x)O 的应用研究  11-13
第二章制备和表征方法介绍  13-20
  2.1 MOCVD 设备原理和结构  13
  2.2 热退火装置的结构  13-14
  2.3 X 射线衍射的原理  14-15
  2.4 吸收光谱  15-17
  2.5 微区拉曼及光致发光光谱  17-20
第三章 Mg_xZn_(1-x)O 薄膜的制备及其结构表征与光学性质研究  20-29
  3.1 Mg_xZn_(1-x)O 薄膜的制备  20-21
  3.2 Mg 含量对 Mg_xZn_(1-x)O 薄膜结构的影响  21-23
  3.3 Mg 含量对 Mg_xZn_(1-x)O 薄膜光学性质的影响  23-25
  3.4 小结  25-29
第四章高 Mg 含量六角相 Mg_xZn_(1-x)O 薄膜的热稳定性研究  29-36
  4.1 退火温度对 Mg_xZn_(1-x)O 薄膜的结构的影响  29-31
  4.2 退火温度对 Mg_xZn_(1-x)O 薄膜的光学性质的影响  31-35
  4.3 小结  35-36
第五章结论  36-37
参考文献  37-39
致谢  39-40
在学期间公开发表论文及著作情况  40

MOCVD法制备Mg_xZn_（1-x）O薄膜及其热稳定性研究

内容摘要

全文目录

相似论文