论文题目: 氧化锌薄膜的制备及性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 范希梅
导师: 连建设
关键词: 择优取向,紫外光发射,紫光发射
文献来源: 吉林大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本研究利用Nd-YAG 激光器(波长为1064nm, 频率为10Hz)做光源,采用纯金属锌靶,以Si(111)和石英玻璃为基体在有氧的气氛中通过激光烧蚀锌靶表面来制备氧化锌薄膜以及锌膜直接退火氧化的方法制备氧化锌薄膜。首次成功地利用1064nm 波长的激光器制备了含有很少液滴的ZnO 薄膜。通过优化激光能量密度、氧气压力和基体温度等工艺参数能成功地在Si(111)基体上制备出(002)择优取向的ZnO 薄膜,以及在低温下在石英玻璃基体上制备出单一的(002)取向的ZnO 薄膜。PL 谱的结果表明该薄膜有强的紫外光发射和弱的深水平发射。首次发现通过锌膜直接退火氧化制备的氧化锌薄膜具有单一紫光发射性能,紫光发射与ZnO 薄膜的内部缺陷有关。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 ZnO 薄膜的结构特性
1.3 ZnO 薄膜的光电特性
1.4 ZnO 薄膜的发光机理
1.4.1 绿光的发光机制
1.4.2 其他光的发光机制
1.5 ZnO 薄膜的研究现状
1.5.1 ZnO 的p 型掺杂和PN 结的制作
1.5.2 缺陷行为和载流子输运特性的研究
1.5.3 利用ZnO 制作紫外半导体激光器
1.5.4 高质量ZnO 薄膜的生长和现有器件的改进
1.6 ZnO 薄膜的制备方法
1.6.2 分子束外延(MBE)
1.6.3 金属有机物汽相外延(MOCVD)
1.6.4 锌膜氧化法
1.7 ZnO 薄膜的应用研究进展
1.7.1 制作紫外光探测器
1.7.2 可与GaN 互作缓冲层
1.7.3 用于光电器件的单片集成
1.7.4 制作表面声波器件
1.8 PLD 技术的应用研究进展
1.8.1 PLD(Pulsed Laser Deposition)技术发展历史
1.8.2 PLD 技术的基本原理及物理过程
1.8.2.1 激光与靶相互作用及等离子体的气化、产生及膨胀
1.8.2.2 激光等离子体与基片表面的相互作用
1.8.2.3 在衬底表面凝结成膜
1.8.3 PLD 技术的特点
1.8.3.1 PLD 技术的优点
1.8.3.2 PLD 技术的缺点
1.9 本文研究的目的及内容
第二章 实验方法及工艺研究
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.3 实验方案
2.3.1 采用Zn 靶,以Si(111)为衬底在通氧的情况下用PLD 法制取ZnO膜
2.3.2 采用Zn 靶,以石英玻璃为衬底用PLD 方法制取Zn 薄膜,然后通氧氧化制取ZnO 薄膜
2.3.3 采用 Zn 靶,以石英玻璃为衬底在通氧的情况下用 PLD 法制取ZnO 膜
2.4 微观组织、结构和发光性能的表征
2.5 工艺性研究
第三章 在Si 基体上脉冲激光沉积ZnO 薄膜组织结构及发光性能
3.1 引言
3.2 激光能量密度对ZnO 薄膜形成的影响
3.2.1 激光能量密度对ZnO 薄膜结构(XRD)的影响
3.2.2 激光能量密度对ZnO 薄膜组织(SEM)的影响
3.3 氧气压力对ZnO 薄膜形成的影响
3.3.1 氧气压力对ZnO 薄膜结构(XRD)的影响
3.3.2 氧气压力对ZnO 薄膜组织(SEM)的影响
3.3.3 氧气压力对ZnO 薄膜photoluminescence(PL)的影响
3.4 基体温度对ZnO 薄膜形成的影响
3.4.1 基体温度对ZnO 薄膜结构(XRD)的影响
3.4.2 基体温度对ZnO 薄膜组织的影响
3.4.3 基体温度对ZnO 薄膜photoluminescence(PL)的影响
3.5 本章小结
第四章 石英玻璃基体上脉冲激光沉积ZnO 薄膜组织结构及发光性能
4.1 引言
4.2 基体温度对ZnO 薄膜形成的影响
4.2.1 基体温度对ZnO 薄膜组织结构的影响
4.2.2 基体温度对ZnO 薄膜发光性能的影响
4.2.3 基体温度对ZnO 薄膜透光率和吸光度的影响
4.3 本章小结
第五章 金属锌膜退火氧化制备的ZnO 薄膜组织结构及发光性能
5.1 引言
5.2 氧气压力对锌膜退火氧化制备的ZnO 薄膜的影响
5.2.1 氧气压力对ZnO 薄膜结构(XRD)的影响
5.2.2 氧气压力对ZnO 薄膜photoluminescence(PL)的影响
5.3 退火温度对锌膜退火氧化制备的ZnO 薄膜的影响
5.3.1 退火温度对ZnO 薄膜组织结构的影响
5.3.2 退火温度对ZnO 薄膜photoluminescence(PL)的影响
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
摘要
Abstract
发布时间: 2005-08-26