ZnO单晶的生长表面形貌及形成机制研究-论文.pdf

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1、第43卷第7期人工晶体Vo1．43No．72014年7月JOURNALOFSYNTHETICJuly，2014ZnO单晶的生长表面形貌及形成机制研究王茂州1,2，曾体贤，胡永琴，彭丽萍，王雪敏，吴卫东(1．中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理重点实验室，绵阳621900；2．西华师范大学物理与电子信息学院，南充637009)摘要：采用石墨辅助化学气相传输法生长了ZnO单晶体。利用XRD、金相显微镜和扫描电镜等对晶体结构和表面形貌进行研究，发现其表面由大量六边形台阶堆垛而成，单个晶粒呈六方伞状结构并始终显露(001)面

2、。同一平面内台阶的大小、陡峭程度存在差异，台阶之间为平行走向。通过形成机制分析，获得生长体系的过饱和度约为7％，发现生长表面的腐蚀形貌为六边形平底蚀坑，确定在化学气相法中ZnO单晶呈台阶生长的主要条件是螺旋位错。关键词：氧化锌单晶；化学气相法；表面形貌；生长机制中图分类号：0781文献标识码：A文章编号：1000-985X(2014)07-1668-04GrowthSurfaceMorphologyandFormationMechanismofZnOSingleCrystalsWANGMao．zhou’，ZENGTi．xian

3、'，HUYong—qin’，PENGH-ping，WANGXue—min，WUWei．dong(1．KeyLaboratoryofScienceandTechnologyonPlasmaPhysics，ResearchCenterofLaserFusion，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900，China；2．CollegeofPhysicsandElectronicInformation，ChinaWestNormalUniversity，Nanchong637009

4、，China)(Received5March2014，accepted1z2014)Abstract：ZnOsinglecrystalsweregrownbygraphiteassistantchemicalvaporphasetransportmethod．ThestructureandsurfacemorphologyofZnOsinglecrystalswereanalyzedbymeansofX—raydiffraction，metallographicmicroscopeandscanningelectronicmi

5、croscope(SEM)．Theresultsshowthatcrystalssurfaceconsistsofmanyhexagonsteps．Thecrystallinegrainwithhexagonumbrellastructurealwaysshows(001)surface．Thesizeandsteepdegreeofstepsinthesameplanearedifferentandthedirectionsareparallelbetweenthesteps．Thedegreeofsupersaturati

6、onofsystemis7％．Thecorrosionmorphologyofgrowthsurfaceisfiat-bottomedhexagonetchpit．Analysisofthemechanismindicatesthatthescrewdislocationismainfactorofstepgrowth．Keywords：ZnOsinglecrystal；CVTmethod；surfacemorphology；formationmechanism引言氧化锌(ZnO)为直接带隙半导体材料，室温禁带宽度为3．4eV

7、，激子束缚能为60meV，是一种适合制作高效率蓝色、紫外发光和重离子探测等光电器件的宽带隙半导体材料。ZnO还可制造气敏器件、表面声波器件、透明大功率电子器件、太阳能电池的窗口材料，以及变阻器、压电转换器等。与其它宽带隙材料SiC、GaN等相比，ZnO具有资源丰富、价格低廉、高的热稳定性和抗辐照损伤能力，适合做长寿命器件等优势。开展大尺寸、高质量ZnO晶体生长研究，不断改善和提高晶体性能已成为材料科学的热点研究问题m。收稿日期：2014-03-05；修订日期：2014-04-01基金项目：中国博士后科学基金(2013M5422

8、94)；四川省科技厅应用基础项目(2014JY0133)作者简介：王茂州(1990一)，男，四川省人，硕士研究生。通讯作者：曾体贤，博士，副教授，硕士生导师。E-mail：zengtxnc@163．eom。第7期王茂州等：ZnO单品的生长表面形貌及形成机制研究16714结论采