退火温度对同质缓冲层ZnO薄膜微观结构和光学特性的影响.pdf

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1、第48卷2012年第4期西北师范大学学报(自然科学版)Vo1．482012No．4JournalofNorthwestNormalUniversity(NaturalScience)27退火温度对同质缓冲层ZnO薄膜微观结构和光学特性的影响马书懿，赵强，靳钰珉，马李刚，张小雷，刘静，杨付超，李发明(西北师范大学物理与电子工程学院，甘肃省原子分子与功能材料重点实验室，甘肃兰州730070)摘要：采用射频磁控溅射法在300℃真空退火处理过的同质缓冲层上制备了不同退火温度下的ZnO薄膜．使用x射线衍射仪(XRD)和光致发光(PL)等表征技术，研究

2、了ZnO薄膜的微观结构和发光特性．结果表明：在6rain缓冲层上制备的ZnO薄膜有较好的结晶质量，并且在适当的退火温度下薄膜的结晶质量进一步提高．薄膜在可见光范围内的平均透过率均超过9O，光学带隙值随退火温度的增加由3．221eV减小为3．184eV．在光致发光谱(PL)中观测到了5个主要的发光峰位，分别是紫外光(384nm)、紫光(420nm)、蓝光(455nm和473nm)和绿光(530nm)．对发光机制进行详细讨论认为，紫外光是自由激子复合形成的，紫光与晶界缺陷的辐射跃迁有关，蓝光与氧空位和间隙锌缺陷有关，绿光发射主要是电子从氧空位深

3、施主能级向锌空位浅受主能级上的辐射跃迁．退火温度从400℃增加到600℃时，455nm处的蓝光峰蓝移至447nm处，发光强度随退火温度增加而增加．继续升高退火温度至700℃，530nm处的绿光峰强度降低，认为和锌空位的减少有关．关键词：同质缓冲层；Zn0薄膜；光致发光；辐射跃迁中图分类号：0484．4；O484．5文献标识码：A文章编号：1001-988X(2o12)04—0027-06Effectsofannealingtemperatureonstructuralandopticalpropertiesofhomo—bufferlaye

4、rZnOthinfilmsMAShu—yi，ZHAOQiang，JINYu—min，MALi—gang，ZHANGXiao—lei，LIUJing，YANGFu—chao，LIFa—ming(CollegeofPhysicsandElectronicEngineering，KeyLaboratoryofAtomicandMolecularPhysicsandFunctionalMaterialofGansuProvince，NorthwestNormalUniversity，Lanzhou730070，Gansu，China)Abstrac

5、t：Zn0thinfilmwasdepositedonSisubstratewiththeinsertionofZnObufferlayer，whichwasannealedat300℃invacuum．ZnOthinfilmwasgrownbyRFmagnetronsputteringdepositiontechniqueandtheZnO／ZnO—buffer／Sifilmshavebeenfurtherannealedwithdifferentannealingtemperatures．Themierostructureandlumi

6、nescencepropertiesofZnothinfilmswereinvestigatedbyX—raydiffraction(XRD)andphotoluminescence(PL)spectrum，respectively．Theresultsrevealthatthesample，whichwasgrownonbufferlayerofthedepositiontimeis6rain，hasthebestcrystallinequality．Thecrystallinequalityismarklyimprovedwithann

7、ealingtemperatureincreasing．Allfilmshaveanaverageopticaltransparencyover90％inthevisiblerange．Theopticalbandgapsgraduallydecreasefrom3．221eVto3．184eVwithintheincreaseofannealingtemperature．Fivemainpeakslocatedatabout384nm(UV)，420nm(violet)，455rim(blue)，473nm(blue)and530nm(g

8、reen)photoluminescenceareobservedfromthePLspectra．TheUVemissioniSattributedtofreeexciton—