首页> 正文

MgZnO合金材料及其异质结构的制备和光学性质研究

2020-11-23阅读(350)

MgZnO合金材料及其异质结构的制备和光学性质研究

论文摘要

近几年，ZnO基半导体材料作为紫外光电子应用方面有前途的候选材料而成为光电子领域研究的热点。要获得高性能光发射器件，关键技术之一就是建立异质结构，将光电器件中的光子和电子限制在阱层内，实现低阈值的受激发射。而ZnMgO合金薄膜被公认是制备ZnO基紫外激光器件适宜的势垒材料，因为Mg2+可以在一定范围内取代ZnO中Zn2+格位，形成保持纤锌矿结构不变的MgZnO合金并使带隙展宽。为了更好的设计和构造器件结构，详尽的了解MgZnO合金和MgZnO／ZnO异质结构的基本性质是十分必要的。 本论文利用等离子体辅助的分子束外延设备制备了MgxZn1-xO合金和MgZnO／ZnO异质结构材料，开展了结构和光学性质的研究，并探讨了MgZnO／ZnO单量子阱的超辐射机制。具体研究内容如下： 1．我们利用等离子辅助分子束外延（P-MBE）的方法，在蓝宝石c-平面上外延生长了MgxZn1-xO合金薄膜。在x≤0.28，我们得到了六角纤锌矿结构MgxZn1-xO合金薄膜。在0≤x≤0.65范围内MgxZn1-xO薄膜完成了从六角纤锌矿向立方相结构的转变。开展了不同Mg组分的MgxZn1-xO（0≤x≤0.65）合金薄膜的相转换对吸收、光致发光以及共振拉曼光谱影响的研究。 2．通过原位反射式高能电子衍射仪，X射线摇摆曲线测试表明六角纤锌矿结构的MgxZn1-xO（0≤x≤0.2）为单晶薄膜。在典型六角纤锌矿结构的合金薄膜中获得了室温下强的紫外发光，并通过变温光谱详细的研究了这个紫外发光的机制，将其归结为自由激子的发射。 3．制备了具有不同阱宽的Mg0.12Zn0.88O／ZnO单量子阱结构。随着阱宽的减少，来自ZnO层的发光峰出现明显的蓝移被认为是由量子限阈效应引起的。在异质结样品中观察到了载流子从Mg0.12Zn0.88O盖层向ZnO层注入的过程，这归结为样品中存在着与界面态相关的局域激子。由时间衰减曲线和时间分辨光谱证明界面效应对载流子注入的影响随着阱宽的减小而减小。 4．研究了典型Mg0.12Zn0.88O／ZnO单量子阱样品（L=1.5nm）的激子特性，计算获得其激子束缚能为70.8meV这是由量子限阈效应引起的。在高激发密度下，在5K时观察到了样品的超辐射过程，这被归结为来自于激子-激子碰撞的P带发射。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 1.引言
  • 1.1.当前ZnO基材料在相关领域的地位
  • 1.1 ZnO基材料研究的历史和现状
  • 1.2 MgZnO合金材料的物理性质和研究进展
  • 1.2.1 MgZnO合金材料的物理性质
  • 1.2.2 MgZnO合金的研究进展
  • 1.3 半导体量子阱及MgZnO/ZnO量子阱的研究进展
  • 1.3.1 量子阱的概念和基本性质
  • 1.3.2 ZnO基量子阱的研究意义和进展
  • 参考文献
  • 2.实验设备及常用表征手段
  • 2.1 实验设备
  • 2.1.1 分子束外延（MBE）
  • 2.1.2 V80H双生长室分子束外延设备及其改造
  • 2.1.3 等离子辅助分子束外（P-MBE）
  • 2.2 常用表征手段
  • 2.2.1 X射线衍射（XRD）
  • 2.2.2 反射式高能电子衍射（RHEED）
  • 2.2.3 扫描电子显微镜（SEM）
  • 2.2.4 原子力显微镜（AFM）
  • 2.2.5 X射线光电子能谱（XPS）
  • 2.2.6 拉曼光谱
  • 2.2.7 微区光致发光谱（PL）
  • 2.2.8 透射-吸收谱
  • 2.3 本章小结
  • 参考文献
  • 3.MgZnO合金薄膜的制备和表征
  • 3.1 MgZnO合金的分子束外延生长
  • 3.1.1 高质量ZnO的获得
  • 3.1.2 Ⅱ-Ⅵ族元素化学剂量比和生长温度对合金生长的影响
  • xZn1-xO合金结构的影响'>3.2 Mg浓度对MgxZn1-xO合金结构的影响
  • 3.3 合金薄膜的相结构对光学性质的影响
  • xZn1-xO合金的吸收和光致发光谱'>3.3.1 不同相结构的MgxZn1-xO合金的吸收和光致发光谱
  • 3.3.2 Mg浓度对共振拉曼光谱的影响
  • 3.4 本章小结
  • 参考文献
  • xZn1-xO的结构和光学性质'>4.纤锌矿MgxZn1-xO的结构和光学性质
  • xZn1-xO合金的结构表征'>4.1 纤锌矿MgxZn1-xO合金的结构表征
  • xZn1-xO合金薄膜的光学特性'>4.2 纤锌矿MgxZn1-xO合金薄膜的光学特性
  • 4.2.1 室温光致发光和透射谱
  • 0.12Zn0.88O合金的紫外发光来源'>4.2.2 Mg0.12Zn0.88O合金的紫外发光来源
  • 4.3 本章小结
  • 参考文献
  • 5.MgZnO/ZnO量子阱制备和光学性质
  • 0.12Zn0.88O/ZnO/Mg0.12Zn0.88O的结构和光学性质'>5.1 Mg0.12Zn0.88O/ZnO/Mg0.12Zn0.88O的结构和光学性质
  • 5.1.1 样品的制备
  • 5.1.2 样品的结构表征
  • 5.1.3 样品的光学性质研究
  • 0.12Zn0.88O/ZnO单量子阱样品的阱宽对光学性质的影响'>5.2 Mg0.12Zn0.88O/ZnO单量子阱样品的阱宽对光学性质的影响
  • 5.2.1 单量子阱样品的光致发光研究
  • 5.2.2 界面效应对阱层发光的影响
  • 5.3 本章小结
  • 参考文献
  • 6.单量子阱的超辐射过程研究
  • 6.1 受激发射原理及产生条件
  • 6.2 ZnO基材料的受激发射机制
  • 6.2.1 ZnO薄膜的受激发射的研究进展
  • 6.2.2 ZnO/MgZnO量子阱受激发射的研究现状
  • 6.3 量子阱样品的超辐射过程研究
  • 6.4 本章小结
  • 参考文献
  • 7.结论
  • 作者简介
  • 攻读博士学位期间承担的主要工作及成果
  • 已发表文章和将发表文章目录
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].钻孔密封段异质结构变形损伤及影响因素分析[J]. 煤矿安全 2019(06)
    • [2].石墨烯-六方氮化硼面内异质结构的扫描隧道显微学研究[J]. 物理学报 2015(07)
    • [3].三维海胆状CH_3NH_4PbI_3/TiO_2异质结构材料的制备及其光催化性能研究[J]. 化工新型材料 2020(10)
    • [4].原位界面工程构建二元过渡金属碳化物异质结构及其高效全解水性能研究（英文）[J]. Science Bulletin 2020(08)
    • [5].基于液相法二维异质结的空间结构可控制备（英文）[J]. 物理化学学报 2019(10)
    • [6].二维范德华异质结构在光催化领域的应用[J]. 化学世界 2018(11)
    • [7].GNR-TiO_2/g-C_3N_4异质结构的制备及其性能研究[J]. 上海电力学院学报 2016(04)
    • [8].石墨烯-六方氮化硼异质结构的古斯-汉欣位移调控[J]. 激光与光电子学进展 2020(13)
    • [9].In_2TiO_5/In_2O_3异质结构的制备及光催化性能[J]. 高等学校化学学报 2015(09)
    • [10].可见光波段超材料左手行为及左手异质结构捕获彩虹效应[J]. 功能材料 2013(22)
    • [11].含负折射率材料的异质结构光子晶体的光学传输特性[J]. 发光学报 2010(03)
    • [12].含吸收介质的光子晶体法布里-珀罗异质结构的传感特性研究[J]. 光学学报 2017(02)
    • [13].不对称沉积合成PdS-CdSe@CdS-Au一维纳米异质结构及其光解水制氢性能（英文）[J]. 催化学报 2018(03)
    • [14].一维含缺陷光子晶体异质结构的电磁传输性质[J]. 河南理工大学学报(自然科学版) 2011(01)
    • [15].纳米n-ZnO/p-GaN异质结构的制备与特性研究[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊) 2017(12)
    • [16].自组装制备In_2Se_3/SnSe_2异质结构阵列来抑制暗电流和增强对弱信号的响应（英文）[J]. Science China Materials 2020(08)
    • [17].铁磁异质结构中的超快自旋流调制实现相干太赫兹辐射[J]. 物理学报 2018(19)
    • [18].过渡金属硫属化合物层间异质结构的可控制备和能源应用[J]. 科学通报 2017(20)
    • [19].拓扑绝缘体-超导体异质结构的电输运研究进展[J]. 科学通报 2013(04)
    • [20].半导体与多种异质结构的磁性与调控[J]. 电子技术与软件工程 2018(09)
    • [21].多孔黏土异质结构材料的制备及其吸附环己酮的性能研究[J]. 环境污染与防治 2016(10)
    • [22].基于方向带隙差异的二维光子晶体异质结构的单向分束特性[J]. 量子电子学报 2014(01)
    • [23].基于光子晶体异质结构的磁可调石墨烯多带吸收[J]. 发光学报 2020(05)
    • [24].Bi_2O_3/Bi_2WO_6异质结光催化剂的制备及其活性[J]. 石油学报(石油加工) 2019(01)
    • [25].二维材料异质结构光电探测研究进展[J]. 山东化工 2019(08)
    • [26].纳米Cu_2O/Cu异质结构材料的制备研究[J]. 中国科技投资 2012(21)
    • [27].两步法合成ZnO/TiO_2异质结构[J]. 材料工程 2008(10)
    • [28].多孔ZnO-SnO_2异质结构的制备及气敏特性研究[J]. 山东化工 2019(12)
    • [29].石墨烯/氮化硼异质结构的热致旋转现象观测研究获进展[J]. 人工晶体学报 2016(12)
    • [30].基于二维材料WX_2构建的范德华异质结的结构和性质及应变效应的理论研究[J]. 物理化学学报 2019(04)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    MgZnO合金材料及其异质结构的制备和光学性质研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5