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《纳米zno薄膜的激子光致发光特性_肖芝燕》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第24卷第4期发光学报Vol124No.42003年8月CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCEAug.,2003文章编号:1000-7032(2003)04-0343-05纳米ZnO薄膜的激子光致发光特性111,2122肖芝燕,张伟力,张喜田,关承祥,刘益春,张吉英(11哈尔滨师范大学物理系,黑龙江哈尔滨150080;21中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室,吉林长春130033)摘要:报道了纳米ZnO薄膜激子光致发光(PL)与温度的关系。首先利用低压-金属有机化学气相沉积(LP-MOC
2、VD)技术生长ZnS薄膜,然后将ZnS薄膜在氧气中于800e下热氧化2h获得纳米ZnO薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明,纳米ZnO薄膜具有六角纤锌矿多晶结构且具有择优(002)取向。室温下观察到一束强的紫外(3126eV)光致发光(PL)和很弱的深能级(DL)发射。根据激子峰的半高宽(FWHM)与温度的关系,确定了激子-纵向光学声子(LO)的耦合强度(LO)。关键词:纳米ZnO薄膜;激子发光;光致发光;热氧化;低压-金属有机化学气相沉积中图分类号:O47213;O482131文献标识码:A薄膜,然后,热氧化ZnS薄膜制备高质
3、量的纳米1引言ZnO薄膜,测量了它的激子光致发光(PL)与温度氧化锌(ZnO)是一种直接带隙宽禁带(Eg=的关系,讨论了其发光机制。3137eV)半导体材料,在紫外发射器件、紫外激光2实验器件等领域具有广泛的应用前景。氧化锌(ZnO)具有较高的化学和热学稳定性,室温下的激子束通过LP-MOCVD工艺,用二甲基锌(DMZn)[1]缚能为60meV,保证其在高温下的激子发射。和硫化氢(H2S),在石英衬底上生长ZnS薄膜,二已经报道的ZnO薄膜室温下实现紫外受激发甲基锌(DMZn)和硫化氢(H2S)的流速分别固定[2~4]射,是由
4、非弹性激子-激子散射引起的。这说-6-4在28156@10,4100@10mol/min。H2作为明ZnO有望成为低阈值半导体激光器的候选材载气输运反应物,它的流速保持在113L/min。生料之一,这是由于六角纳米晶晶面间自然或偶然长室压力为40kPa。预先将石英玻璃片在600e地形成的谐振腔以及激子特性综合作用的结果。下热处理10min以除去表面杂质,保持衬底温度原理上,如果复合是激子相关的复合而不是电子-在320e,膜厚度约为1Lm。然后,从生长室取出空穴等离子的复合,可以实现较低的泵浦阈值。ZnS薄膜,在800e的氧气中
5、氧化2h。最后,采用而用InxGa1-xN材料制备的激光二极管,它的复日本理光电机公司的O/max-RA型旋转Cu靶合是电子-空穴等离子的复合,就难以实现较低的12kW的X射线衍射仪(XRD)表征薄膜晶体结泵浦阈值。这些观察表明,激子相关的复合过程构。样品的光致发光(PL)光谱测量,采用Jobin可以作为室温下光电子器件的工作原理。此外,Yvon公司的LABRAM-UV紫外优化的微区喇曼激子是表征材料质量的重要参数,因此为了表征材料的高质量,精确的确定激子参数是尤为重要光谱仪,微区光致发光选用波长为325nm,功率为的。众所周
6、知,激子发光与温度的关系对于器件50mW的He-Cd激光器作激发光源,针孔内径应用至关重要,然而,ZnO薄膜中激子发光与温100Lm,目镜放大倍数为10倍,照射到样品上的度的关系尚未充分研究。本文报道了一种简单、光斑尺寸直径为3Lm。测量用的单色仪为600条/有效的方法,即利用低压-金属有机化学气相沉积mm的光栅,发光信号是由紫外优化的喇曼光谱(LP-MOCVD)工艺,首先在石英衬底上生长ZnS仪接收。收稿日期:2002-09-23;修订日期:2002-12-23基金项目:中国科学院百人计划;国家自然科学基金;黑龙江省自然科学
7、基金;教育部科学技术研究重点项目;黑龙江省普通高等学校骨干教师创新能力资助计划和黑龙江科学技术攻关计划项目资助项目作者简介:肖芝燕(1978-),女,黑龙江鹤岗人,理学硕士,主要从事纳米氧化锌的光学性质研究工作。E-mail:myxiaoyue@sina1com,Tel:(0431)6176354344发光学报第24卷[9,10]观测到的低能带尾是束缚激子的声子伴线。3结果与讨论束缚到中性受主I9的激子的束缚能为311纳米ZnO薄膜的X射线衍射1918meV,这个值和报道的值一致[7]。如图2所图1是ZnO薄膜的H-2HXRD
8、图谱,在示,自由激子(FE)和束缚激子(BE)发射随温度的(100),(002),(101)方向上,分别在2H=31186,变化明显不同,束缚激子(BE)发射强度随温度升34168,36146b出现了3个明显的ZnO峰且具有高迅速降低,而自由激子(FE)发射在230K附近(0
