缓冲层厚度对Ti／Si模板上生长ZnO薄膜的影响

板上 生长 的外 延膜 性能 的影 响 。
紫外 发光 与激 光 的重要 材料 。 目前 ， 们 已 经 探 索 了 多 种 Ｚ Ｏ 薄 膜 合 成 技 人 ｎ 术 ， 分子 束外 延 （ Ｅ） ｊ脉 冲 激 光沉 积 （ Ｌ 如 ＭＢ 、 Ｐ Ｄ）
Ｊ
、
１ 实
验
采 用 常 压 Ｍ Ｃ Ｄ 方 法 ， 自制 的 立 式 常 压 Ｏ Ｖ 在
要： 采用 常压 ＭＯ Ｖ Ｃ Ｄ法 ， 以二乙 基锌 和去离子水为源 ， 在不 同厚 度的 Ｚ Ｏ缓 冲层上生 长了一组 Ｚ Ｏ薄膜 。分 ｎ ｎ
别采用 Ｘ射线衍射 （ Ｒ ） 干涉显微镜 和光致发光谱 （ Ｌ 对样品 的结 晶性 能 、 ＸＤ、 Ｐ） 表面形貌 和发光 性能进 行分析 ， 结
仅为 １７ 。 其表面平整 ， ．２ ， 表现 出二维生长的趋势 ， 室温 光致发光谱 中只有与 自由激子复合有关 的近 紫外发光峰 ， 几
乎观察不 到与缺陷有关 的深能级发光。 关键词 ：ｎ 缓 冲层 ；ｉＳ 模板文献标识码 ： Ａ
中煮泡 １ ｉ， 用 ２ ％ Ｈ ０ｍｎ 再 ０ Ｆ溶 液 腐 蚀 ５ｍｎ 然 后 ｉ， 用去 离子 水 冲洗干 净 ， 用高 纯 Ｎ 吹干 。将 清洗 好 的 ｓ（ １ ） 底 放 人 高 真 空 电 子 束 蒸 发 台 （ Ｂ 一 ｉ１ １ 衬 ＥＸ １０ ） ００ 中蒸 镀一 薄 层 Ｔ（ ｉ１～２ｎ 。Ｚ Ｏ薄 膜 的生 ｍ） ｎ 长过程 如 下 ： 在 Ｈ 先 气 流 环 境 下 ８０ ｏ 衬 底 ５ ０ Ｃ烧 ｍｎ 以除 去玷 污 ； 在 ２０ｏ 生 长一 薄 层 Ｚ Ｏ缓 ｉ， 再 ４ Ｃ下 ｎ 冲层 ， 过 控 制 生 长 时 间得 到 缓 冲 层 厚 度分 别 为 ０ 通 ｉ ｒ 无缓 冲层 ） ３ ｍ、０ｎ ｍ（ 、０ｎ ６ ｍ和 ９ ｍ 的 ４个 样 品 ， ０ｎ 标 记为 Ｓ 、２ Ｓ １ Ｓ 、３和 ｓ ； 生 长后 的 Ｚ Ｏ缓 冲层 在 ４将 ｎ ８０℃ Ｎ ０ 气氛 中重结 晶 １ ｉ； 在该 缓 冲层 上 于 ０ｍｎ 再
文章编号 ：０ ６— ４４ ２ ０ ） ２— １ １ ５ １０ ０ ６ （０ ７ ０ ０ ８ —０
缓 冲层 厚 度 对 Ｔ／ ｉ 板 上 生 长 Ｚ Ｏ薄膜 的影 响 ｉＳ 模 ｎ
李 皤， 李冬梅 ， 戴江 南， 王 立 ， 勇， 蒲 方文 卿， 江风益
（ 南昌大学 教 育部 发光材料 与器件工程研 究 中心 ， 江西 南昌 摘 ３０ ３ ） ３ ０ １
溶 胶— — 凝 胶 （ ０ —ｇ１ Ｊ、 应 磁 控 溅 ｓｌ — ｅ） 反
射 ＿和金 属 有机 源 化 学 气 相 沉 积 （ Ｃ Ｄ） 等 。 ５ ＭＯ Ｖ 其 中，Ｏ Ｖ Ｍ Ｃ Ｄ法 因 可 以 方 便 地 控 制 热 力 学 反 应 过 程 而被 广泛 用 于 高 质 量 Ｚ Ｏ 薄 膜 的生 长 。 衬底 材 ｎ 料 的选择 对 于 Ｚ Ｏ薄 膜 的外 延 生 长 也 很 重 要 。从 ｎ 外 延 的角度 上 考虑 ，ｎ Ｚ Ｏ单 晶是 最 理 想 的 用 于 同质 外延 的衬 底材 料 ， 其 制 备 困难 ， 价格 昂贵 ， 以 但 且 难 实现 大规 模 的生产 ， 而 限制 了使 用 。 因此 ， 多数 从 大 研究组 采 取异质 外 延 的方 法 生长 Ｚ Ｏ薄膜 ， ｎ 如采 用 蓝 宝 石 （ 【 １ ， 、 、 化 镓 （ ａ 、 化 硅 ｏ 一Ａ ） 硅 氮 Ｏ Ｇ Ｎ） 碳 （ｉ） ＳＣ 等作 衬 底 。然 而 在 异 质 外 延 中 ， 膜 与 衬 底 薄 之 间 晶格 常数和 热膨 胀 系数 的不 匹配极 大地 限 制 了
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第 ３ 卷第 ２期 １ ２０ ０ ７年 ４月
南昌大学学报 （ 理科 版 ）
Ｊｕｎ ｆ ａｃａｇＵ ｉ ｒ ｔ（ ａｕａ Ｓ ｉ ｃ ） ｏ ｒａ ｏ ｎ ｈｎ ｎｖ ｓｙ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅ ｌ Ｎ ｅｉ ｅ
Ｖｏ ． Ｎｏ ２ １ ３１ ． Ａｐｒ ２ ０７ ．０
果表明 ， 随着缓 冲层 的引入 ，ｎ Ｚ Ｏ外延 膜的质量得 到很 大提 高 ， 冲层 的厚 度对外 延 Ｚ Ｏ薄膜 的质量 有很 大的影 缓 ｎ 响， 当缓冲层厚度为 ６ ｌ时 ，ｎ ０ｎ ｌ Ｚ Ｏ薄膜 的结 晶性能最好 ， Ｔ 表现 出高度 的择优取 向 ，０ ２ 面的 ∞摇摆 曲线半 峰全宽 （ｏ ）
Ｍ Ｃ Ｄ系统 中生长 Ｚ Ｏ薄膜 ， 系统 的具 体示 意 ＯＶ ｎ 该 图见 文 献 Ｊ 。衬 底 为 ｓ （ １ ） ｚ ｉ １１ ， ｎ源 为 二 乙 基 锌
（ Ｅ ｎ ， 源为去 离子 水 ， 气 为 Ｎ 。生 长 前 先将 Ｄ Ｚ ）氧 载
Ｓ（ １ ） ｉ１１ 衬底放人 Ｈ Ｓ ： 体积比 ３： ） Ｏ Ｈ Ｏ （ １ 溶液
领域 继 Ｇ Ｎ材 料后 的又 一研 究 热点 ， 为 实 现 室温 ａ 成
冲层 ，暑， 中 Ｚ Ｏ缓 冲层 的 应 用 较 为 普遍 。 已 Ｊ其 Ｉ ｎ 有研 究表 明 ，ｎ Ｚ Ｏ缓 冲层 的厚 度将 极 大地 影 响 在 蓝 宝 石 和石英 衬底 上外 延 的 Ｚ Ｏ薄膜 质 量 ． 。本 ｎ ９ 研 究组 已报 道 Ｔ／ ｉ 板是 一 种较 好 的用 于 Ｚ Ｏ薄 ｉＳ 模 ｎ 膜 生长 的衬底 材料 ＿ 而关 于在 该模 板 上缓 冲层厚 ｌ ， 度 的影 响还 未见报 道 ， 文将 采 用 常压 Ｍ Ｃ Ｄ法 ， 本 ＯＶ 在沉 积不 同厚 度 Ｚ Ｏ缓 冲层 的 Ｔ／ ｉ 板上 生 长一 ｎ ｉＳ 模 组 Ｚ Ｏ薄膜 ， ｎ 以研 究缓 冲 层 的厚 度 对 Ｔ／ ｉ１ １ 模 ｉＳ（ １ ）
Ｚ Ｏ是 一 种 宽 禁 带 直 接 带 隙 化 合 物 半 导 体 材 ｎ 料 ， 有纤 锌 矿 晶 体结 构 ， 温 下 禁 带 宽 度 为 ３ ３ 具 室 ．７ ｅ 激子束 缚 能为 ６ ｅ 远 大 于室 温热 离化 能 （６ Ｖ， ０ｍ Ｖ， ２ ｍｅ ， ＺＳ （ ２ｍ Ｖ） Ｚ Ｓ ４ ｍｅ 和 Ｇ Ｎ（ ５ Ｖ）与 ｎ ｅ ２ ｅ ， ｎ （０ Ｖ） ａ ２ ｍｅ 相 比 ，ｎ Ｖ） Ｚ Ｏ是 一 种 适 用 于 室 温 或 更 高 温度 下 ， 具 有 很 大 应 用 潜 力 的 短 波 长 发 光 材 料 。特 别 是 １９ ９８年 Ｔ ｎ ａｇ等人 … 发现 Ｚ Ｏ薄膜 的室 温光 泵 近 紫 ｎ 外 受激 发射 现象 ， 使得 Ｚ Ｏ成 为 宽 禁 带半 导 体 材料 ｎ