国家重点基础研究发展计划(2007CB616902)
- 作品数：11 被引量：76H指数：5
- 相关作者：张庆瑜刘明唐鑫吕海峰马春雨更多>>
- 相关机构：大连理工大学中国科学院桂林理工大学更多>>
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- 离子注入Zn的Si(001)基片热氧化制备纳米ZnO团簇及其生长行为研究
- 2009年
- 采用离子注入技术将Zn离子注入Si(001)基片,并在大气环境下加热氧化制备了ZnO纳米团簇.利用电子探针、薄膜X射线衍射仪、原子力显微镜和透射电子显微镜,对注入和热氧化后的薄膜成分、表面形貌和微观结构进行表征,探讨了热氧化温度以及注入剂量对纳米ZnO团簇的成核过程及生长行为的影响.结果表明,Zn离子注入到Si基片表面后形成了Zn纳米团簇,热氧化过程中Zn离子向表面扩散,在表面SiO2非晶层和Si基片多晶区的界面处形成纳米团簇.热氧化温度是影响ZnO纳米团簇结晶质量的一个重要参数.随着热氧化温度的升高,金属Zn的衍射峰强度逐渐变弱并消失,而ZnO的(101)衍射峰强度逐渐增强.当热氧化温度高于800℃以后,ZnO与SiO2之间开始发生化学反应形成Zn2SiO4.
- 付伟佳刘志文刘明牟宗信张庆瑜关庆丰陈康敏
- 关键词：离子注入形貌分析
- 偏压对磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学的影响被引量：5
- 2009年
- 利用反应射频磁控溅射技术,通过对基体施加负偏压溅射ZnO薄膜,探讨了固定偏压下ZnO薄膜的表面形貌随沉积时间的演化以及不同偏压对ZnO薄膜表面形貌的影响.研究结果表明,在-100V的偏压下,随着沉积时间的增加,ZnO薄膜的表面岛尺寸不断减小,密度逐渐变大.ZnO在基片表面成核过程中的本征缺陷成核阶段和轰击缺陷成核阶段的生长指数分别为(0.45±0.03)和(0.22±0.04),低速率成核过程基本消失;随着偏压增大,表面岛的尺寸变大,表面起伏增加.偏压不但可以改变ZnO薄膜的成核和生长过程,而且影响薄膜的晶体取向.
- 付伟佳刘志文谷建峰刘明张庆瑜
- 关键词：ZNO薄膜偏压形貌分析
- N掺杂Cu_2O薄膜的光学性质及第一性原理分析被引量：8
- 2012年
- 采用射频磁控溅射技术,在不同温度下制备了N掺杂Cu_2O薄膜.透射光谱分析发现,N掺杂导致Cu_2O成为允许的带隙直接跃迁半导体,并使Cu_2O的光学禁带宽度增加.不同温度下沉积的薄膜光学禁带宽度E_g=2.52±0.03 eV.第一性原理计算表明,N掺杂导致Cu_2O的禁带宽度增加了约25%,主要与价带顶下移和导带底上移有关,与实验报道基本符合.N的2p电子态分布不同于O原子,在价带顶附近具有较大的态密度是N掺杂Cu_2O变成允许的带隙直接跃迁半导体的根本原因.
- 濮春英李洪婧唐鑫张庆瑜
- 关键词：禁带宽度电子态密度
- 氧分压对磁控溅射ZnO薄膜生长行为和光学特性的影响被引量：4
- 2008年
- 采用反应射频磁控溅射方法,在Si(001)基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO薄膜.利用原子力显微镜、X射线衍射、透射光谱和室温光致荧光光谱等分析技术,研究了氧分压对薄膜的表面形貌和光学特性的影响.研究结果显示,0.04～0.23Pa的氧分压范围内,ZnO薄膜存在三个不同的生长模式,薄膜生长模式转变的临界氧分压分别位于0.04～0.08Pa和0.16～0.19Pa之间;在0.16Pa以下时,ZnO薄膜的表面岛呈+c取向的竹笋状生长;当氧分压>0.19Pa时,薄膜的表面岛以-c取向生长为主;ZnO薄膜的折射率、光学带隙宽度以及PL光谱强度均随着氧分压的增大而增大,氧分压为0.19Pa时,薄膜的发光峰最窄,其半峰宽为88meV.
- 刘明魏玮曲盛薇谷建峰马春雨张庆瑜
- 关键词：ZNO薄膜反应磁控溅射形貌分析光学特性
- Ti缓冲层及退火处理对Si(111)基片上生长的ZnO薄膜结构和发光特性的影响被引量：1
- 2009年
- 采用反应磁控溅射法在Si(111)基片上制备了带有Ti缓冲层的高c轴取向ZnO薄膜.通过X射线衍射分析和光致荧光光谱测量,研究了Ti缓冲层厚度和退火处理对ZnO薄膜结晶质量和光致荧光特性的影响.研究结果表明,Ti缓冲层的引入可以有效改善Si基片上ZnO薄膜的发光性能,但缓冲层存在一个最佳的厚度.薄膜应力是影响ZnO薄膜紫外荧光发射性能的重要因素,较小的残余应力对ZnO薄膜的紫外荧光发射是有利的,残余应力的存在可以改变ZnO薄膜紫外荧光发射能量.随着退火温度的增加,薄膜中的张应力增大,导致带隙宽度减小以及激子复合跃迁峰逐渐向低能方向移动.
- 魏玮刘明曲盛薇张庆瑜
- 关键词：ZNO薄膜缓冲层退火处理
- 沉积温度对N掺杂Cu_2O薄膜生长及光学特性的影响被引量：5
- 2011年
- 利用反应射频磁控溅射技术,首次利用氧化铜作为溅射靶,在氮气和氩气的混合气氛下,制备出N掺杂的Cu2O薄膜。通过改变沉积温度,研究了氮掺杂Cu2O薄膜的结构特征和生长模式以及光学特性。研究结果表明低温沉积时,薄膜表现为比较强的(100)织构;随着沉积温度增加到500℃,薄膜逐渐转变为(111)织构,沉积温度增加导致的临界成核自由能的增加是决定薄膜织构特征的重要因素;原子力显微镜分析发现不同沉积温度的薄膜表面形貌的空间标度指数α>1,属于表面扩散支配的薄膜生长机制;薄膜表面形貌的空间标度指数和关联长度随沉积温度的变化与薄膜织构度之间存在明显的关联;不同温度沉积的氮掺杂Cu2O薄膜的禁带宽度为(2.52±0.03)eV。
- 李洪婧马春雨李帅董武军张庆瑜
- 关键词：CU2O氮掺杂光学特性
- 氧分压对Mg掺杂ZnO薄膜结晶质量和光学特性的影响被引量：6
- 2011年
- 利用脉冲激光沉积技术,通过改变沉积过程中的氧气压力,在蓝宝石(0001)基片上制备了一系列ZnMgO合金.通过X射线衍射、反射和透射光谱以及室温和变温荧光光谱,对薄膜的结构和光学性能进行了系统地表征,分析了工作气压对ZnMgO合金薄膜的结晶质量及光学特性的影响.研究结果表明:随着沉积环境中氧气压力的增大,ZnMgO薄膜的结晶质量下降,富氧环境下,与蓝宝石晶格平行的ZnO晶粒的出现是导致薄膜结晶质量下降的主要原因;相对于本征ZnO,不同氧气环境下沉积的ZnMgO薄膜的紫外荧光峰均出现了不同程度的蓝移.随着工作气压的增大,ZnMgO薄膜的紫外荧光峰峰位从3.374eV逐渐红移到3.332eV,氧气压力增加导致的ZnMgO薄膜中Mg含量的减少是紫外荧光峰红移主要原因;与ZnO薄膜相比,ZnMgO薄膜的紫外PL光谱存在着明显的宽化现象,而且主要由两个荧光峰构成,分别对应为束缚激子复合过程和局域激子复合过程;ZnMgO薄膜中束缚激子的激活能较大,并随薄膜沉积环境中氧气压力的增加有逐渐增大的趋势.
- 鲍善永董武军徐兴栾田宝李杰张庆瑜
- 关键词：ZNO脉冲激光沉积薄膜生长光学特性
- 掺Cd氧化锌的电子结构及相结构稳定性的第一性原理研究被引量：6
- 2011年
- 采用基于密度泛函理论结合投影缀加平面波方法的VASP软件包,在考虑所有掺杂原子构型的前提下,对Cd掺杂ZnO合金的晶格常数、禁带宽度、电子态密度和形成焓进行了计算,分析了Cd含量和掺杂原子构型对纤锌矿wz-Zn1-xCdxO合金的电子结构和结构稳定性的影响.计算结果表明:随着Cd含量的不断增加,纤锌矿ZnCdO合金的平均晶格常数a,c均线性增加,但c/a的比值不会发生显著的变化;纤锌矿ZnCdO合金的能带宽度随着Cd含量增加而减小,满足Eg(x)=3.28-5.04x+4.60x2,与实验结果相符合.但是,不同掺杂原子构型的禁带宽度之间存在比较明显的差异,是ZnCdO合金PL光谱宽化的重要因素之一;Cd掺杂导致纤锌矿ZnCdO合金的导带电子态密度分布整体向低能方向移动,引起带隙宽度变小;Cd的5s电子态是能带窄化的主要贡献;纤锌矿、闪锌矿和熔岩矿三种相结构的ZnCdO合金形成焓对比分析发现:当CdO掺杂比例在0.25—0.75的范围内时,纤锌矿和闪锌矿ZnCdO存在共生的可能;当CdO掺杂比例达到0.75时,ZnCdO合金开始发生从纤锌矿结构到熔岩矿的结构相变.
- 濮春英唐鑫吕海峰张庆瑜
- 关键词：密度泛函理论电子结构形成焓
- Cu掺杂ZnO薄膜的光学性质被引量：18
- 2010年
- 采用射频反应磁控溅射方法,在Si(100)和石英基片上使用双靶溅射的方法制备了Cu掺杂ZnO薄膜。利用X射线衍射、透射光谱和光致发光光谱分析了薄膜的晶体结构及光学性质,并与密度泛函理论计算的结果进行了对比。研究结果显示:Cu掺杂ZnO薄膜均具有高的c轴择优取向,无Cu及其氧化物相关相析出,掺杂对晶格参数的影响较小,与理论计算结果一致。Cu掺杂显著改变了ZnO薄膜在近紫外及可见光波段的吸收特性,其光学带隙随着Cu掺杂量的增加有所减小,带隙宽度的变化趋势与理论结果有着很好的一致性。Cu掺杂显著降低了ZnO薄膜的发光效率,具有明显的发光猝灭作用,但并不影响光致发光的发光峰位。说明Cu掺杂导致的吸收特性的改变可能与杂质能级有关,这与能带结构计算发现的Cu-3d电子态位于价带顶附近的禁带中是一致的。
- 曲盛薇唐鑫吕海峰刘明张庆瑜
- 关键词：磁控溅射密度泛函理论光学性质
- 氧化处理的蓝宝石基片上沉积的ZnO/MgO多量子阱的结构及光学性质研究被引量：2
- 2010年
- 采用射频反应磁控溅射的方法,在经过氧化处理的Al2O3(0001)基片上制备了具有良好调制结构的ZnO/MgO多层膜量子阱.利用X射线反射率测量、X射线衍射分析、电子探针显微分析、原子力显微镜、透射光谱以及光致发光光谱等表征技术,研究了ZnO/MgO多量子阱的结构、表面形貌和光致发光等特性.XRD以及扫描的结果表明多层膜样品具有高c轴择优取向并且与蓝宝石基片有良好的外延关系.通过X射线反射率测量的结果得到多量子阱的调制周期,结合电子探针测得的Zn/Mg原子比求出了阱层的宽度在8·38nm至21·78nm之间.原子力显微镜测量结果表明样品的表面均方根粗糙随调制周期的减小而从6·4nm增加到21·2nm.低温光致发光光谱显示紫外发光峰对应于束缚激子的辐射复合,拟合给出激子激活能约30meV,并且在阱宽较小的样品中观测到了量子限域的斯塔克效应对应的发光峰.
- 栾田宝刘明鲍善永张庆瑜
- 关键词：多量子阱反应磁控溅射
