低温外延生长平整ZnO薄膜.pdf

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1、第35卷第5期发光学报VoL35No．52014年5月CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCEMay，2014文章编号：1000-7032(2014)05-0542-06低温外延生长平整ZnO薄膜赵鹏程1’2，张振中¨，姚斌3，李炳辉1，王双鹏1，姜明明1，赵东旭1，单崇新1，赵海峰1，刘雷1，申德振1(1．发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院大学．北京100049；3．吉林大学物理学院，吉林长春130023)摘要：在较低温度下实

2、现平整ZnO薄膜的生长有利于ZnO的可控P型掺杂以及获得陡峭异质界面。本文使用分子束外延方法，采用a面蓝宝石为衬底，在450oC下生长了一系列ZnO薄膜样品。在富氧生长的条件下，固定氧流量不变，通过调节锌源温度来改变锌束流，以此调控生长速率。样品的生长速率为40．100nm／h。通过扫描电镜(SEM)表征发现：在高锌束流的生长条件下，样品表面有很多不规则的颗粒；降低锌的供应量后，样品表面逐渐平整。原子力显微镜(AFM)测试结果表明：样品的均方根表面粗糙度(RMS)只有0．238nm，接近于原子级平整度。这种平整

3、表面的获得得益于较低的生长速率，以及ZnO外延薄膜与a面蓝宝石衬底之间小的晶格失配。关键词：ZnO；分子束外延；生长温度；平整表面中图分类号：0484．4文献标识码：ADOI：10．3788／fgxb20143505．0542SmoothSurfaceMorphologyofZnOThinFilmsonSapphireatLowTemperatureZHAOPeng—chen91”，ZHANGZhen—zhongh，YAOBin3，LIBing—huil，WANGShuang—pen91，JIANGMing—m

4、in91，ZHAODong—XU1，SHANChong-xinl，ZHAOHai．fen91．LIULei1．SHENDe．zhenl(1．StateKeyLaboratoryofLuminescenceandApplications，ChangchunInstituteofoptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Ber

5、ing100049，China；3．DepartmentofPhysics，JilinUniversity，Changchun130023，China)}CorrespondingAuthor，E-mail：exciton@163．comAbstract：ZnOthinfilmthatgrowsatlOWtemperaturebenefitsthesharpinterfaceinheterostructureandlevelofinZnO．Ingeneral，thesmoothgrowthcanbeeasily

6、obtainedatenoughdopingacceptorthan600oC，butdifficultinthecaseoflowgrowththistemperaturehighertemperature．Inwork，bycontrollingthegrowthambientandgrowthrate，aseriesofZnOthinfilmswithsmoothsurfaceweregrownonn—planesapphiresubstratesat450oCbytheplasma-assistedmo

7、lecularbeamepitaxyfP-MBE)．Thegrowthwasperformedinoxygen—richatmosphere．Totunethegrowthrate，thezincfluxwaschangedbyvaryingtheK-celltemperatureofzincsource(Tk)whilekeepingoxygenfluxcon—stant．Thegrowthrateofthesamplesisonly40—100nm／h．Scanningelectronmicroscopy(

8、SEM)indicatethattherearelotsofirregulargrainsonthethinfilmsurfaceathighzincflux，andimages收稿日期：2013—12．25；修订日期：2014．02．24基金项目：国家“973”计划(2011CB302002，2011CB302005)；国家自然科学基金(11134009，11074248，11104