一、分子束外延生长ZnO薄膜及性能研究（论文文献综述）
姜清芬[1]（2021）在《离子注入极性氧化锌薄膜的光电性质研究》文中研究表明氧化锌（ZnO）是Ⅱ-Ⅵ族宽禁带的半导体材料,在室温下的带隙约为3.3 eV,激子束缚能高达60meV。ZnO具有良好的光电性、透明导电性、气敏性和压电性,并且容易实现集成化。这些优异的性能使ZnO材料在很多方面具有极大的实际应用价值,如紫外探测器、压敏器件、表面声波器件等。近年来,人们对氧化锌材料的主要关注点在于氧化锌材料的极化结构及光、电、磁学特性。大量的实验结果表明,掺杂可以改变ZnO材料的光电特性,尤其是对于ZnO薄膜的能带工程而言,掺杂可以调控材料的禁带宽度。ZnO材料的禁带宽度在设计和制备以ZnO为基础的异质结、量子阱结构以及光电器件中非常重要。离子注入是掺杂工艺中一种非常重要的方法,具有浓度控制精确性高、低温掺杂、均匀性好等优点,在制造半导体器件和集成电路的领域具有独特的优势。由于纤锌矿ZnO晶体结构具有不对称性,ZnO沿c轴发生自发极化,具有ZnO[0001]Zn极性和[000-1]O极性。不同极性的ZnO在化学、光电性能上存在着差异,热稳定性、掺杂效率、催化性能都受到极性的影响。极性ZnO薄膜有很多种制备方法,在超高真空条件下进行的分子束外延法具有生长温度低、可实时观察生长过程、成膜质量高等优点。本论文通过以下表征手段对离子注入极性ZnO薄膜的性质进行了探究。X射线衍射谱（XRD）表征极性ZnO薄膜的晶体结构,通过公式计算得到薄膜的晶粒尺寸和晶格常数;通过原子力显微镜（AFM）观测薄膜表面形态;薄膜的组分由X射线光电子能谱（XPS）来定性分析。通过紫外-可见分光光度计、光致发光（PL）、光谱椭偏仪（SE）分析极性ZnO薄膜的光学特性。本论文利用分子束外延法制备极性ZnO薄膜,通过离子注入方式将惰性Kr离子和过渡金属Co离子注入其中,得到离子注入极性ZnO薄膜。对薄膜进行表征分析后,研究成果如下:1.Kr离子注入O极性ZnO薄膜后,表面形态由平面形貌变为颗粒状,在紫外区吸收增加。离子注入后薄膜带隙发生红移现象,这可能是由于Kr离子注入晶格,导致晶格破碎、晶粒变小引起的。另外,椭偏结果显示薄膜在3.56 eV处增加一个跃迁峰,这可能是注入杂质导致的。2.Kr离子注入Zn极性ZnO薄膜后,薄膜性质随着Kr离子注入浓度的增加发生变化,表面凹坑形貌随着Kr离子浓度的增加愈发明显。晶粒尺寸变化较小,表明大部分Kr离子注入Zn极性晶界处。薄膜吸收增加,消光系数增大。通过光谱椭偏拟合结果,发现离子注入后带隙红移,浓度对带隙影响不明显。3.过渡金属元素Co离子注入不同极性ZnO薄膜后,相比于纯ZnO材料,Co离子部分取代Zn离子,离子注入后薄膜带隙明显变小,并且O极性薄膜的带隙小于Zn极性ZnO薄膜。本论文的探究结果为离子注入极性ZnO材料的应用提供了参考。
李倩[2]（2020）在《高功率脉冲磁控溅射沉积Al-N共掺ZnO薄膜的研究》文中研究表明氧化锌（ZnO）因其独特的物理性质而备受关注,如宽直带隙（3.37 eV）,高激子结合能（60 meV）,这些特性使ZnO广泛应用于太阳能电池、激光二极管和光探测器等。而制备性能优良的p-ZnO薄膜是实现全ZnO基光电器件的关键,但是由于制备的ZnO薄膜存在氧空位（VO）、锌间隙（Zni）、反位锌（ZnO）以及反位氧(OZn)等补偿缺陷,稳定的p-ZnO制备一直较为困难,成为全ZnO基光电器件开发应用的瓶颈。高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）是一种新型等离子体源,具有等离子体密度高、电离率高的特点,在反应溅射中主要以离子形式参加反应,制备的薄膜和普通磁控溅射表现不同的性质。因此针对氮掺杂p-ZnO的稳定性差,本论文采用HiPIMS技术,以氮气为氮源,进行了Al-N共掺ZnO薄膜制备过程中工艺参数的影响研究,并通过时间分辨发射光谱对HiPIMS的放电进行在线诊断,推测p-ZnO薄膜的生长过程。以下为主要研究工作结果:（1）N2流量的影响。研究N2流量对Al-N共掺ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌和电学性质的影响。得到随着N2流量的增加,薄膜经历从n-p-n型的转变过程。其中在N2流量为20 sccm时,p-ZnO结晶性最好,其半峰宽（FWHM）较小、表面粗糙度较低,薄膜载流子浓度、迁移率、电阻率分别为5.47×1017cm-3、2.7 cm2/Vs、4.51Ωcm。（2）沉积温度的影响。实验得到ZnO薄膜的沉积速率、表面形貌、电学性质都与沉积温度有紧密的联系。ZnO薄膜的沉积速率220℃时,沉积速率最高,在350℃略有下降。塞贝克效应和霍尔效应测试结果表明,280℃下制备的薄膜为p-ZnO,载流子浓度、迁移率、电阻率分别为5.34×1018cm-3,3.41cm2/Vs和0.35Ωcm。（3）工作气压的影响。当工作气压小于0.6 Pa时,生长的薄膜和ZnO薄膜结构为纤锌矿结构,只有（002）衍射峰,为单晶材料;当工作气压为1 Pa时,薄膜呈（002）晶面择优生长,出现Zn3N2的特征峰;当工作气压为0.3 Pa时,Al-N共掺p-ZnO薄膜电阻率为10.36Ωcm,载流子浓度为1.84×1017cm-3,霍尔迁移率为4.11 cm2/Vs。发射光谱测量得到,N+/N2+达到最大为0.75,易于形成No受主。（4）脉冲宽度的影响。在脉冲宽度为50μs时,ZnO的FWHM最小为0.48,薄膜晶粒尺寸最大,认为这是因为溅射粒子的能量适合于薄膜的成核和长大。OES测量结果显示,随着脉宽的增加,N+/N2+的比例先增加后减小。当50μs时,N+/N2+达到最大为1.03。
袁学斌[3]（2019）在《在MgO（011）衬底上制备倾斜ZnO薄膜及其界面结构研究》文中认为近年间,随着大数据产业和人工智能技术的蓬勃发展,在现代电子应用中,对于新型电子器件的需求不断增加,人们对更小尺寸,更快响应和更低消耗的电子器件有着强烈的兴趣。将具有独特性质的不同相结构的材料组合在一起以设计新型器件,对现代电子学的发展有着重要作用。ZnO作为是一种稳定的六方相结构的光电子半导体,由于其独特的光电特性受到了研究者们的广泛关注,例如宽带隙（3.4 eV）,高激子束缚能（60meV）,优异的压电系数等。然而,ZnO薄膜在这类组合中因为存在较大的失配和相结构不对称性而常常产生极其复杂的生长行为和界面结构,例如生长取向的转变和倾斜生长。因此,如何精确控制这类薄膜的生长是一个巨大的挑战,同时也是巨大的机遇。我们基于六方相ZnO薄膜和立方相MgO衬底之间的耦合,制备出高质量的薄膜,对其生长条件如温度,气压进行探索,并研究了其复杂界面的特性。本论文主要通过分子束外延法在MgO（011）衬底表面生长ZnO薄膜,并对其进行原位反射高能电子衍射（RHEED）,X射线衍射（XRD）-极图和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）表征。分析结果表明,薄膜呈双孪晶结构。其生长沿ZnO（1013）方向,相对于ZnO的c轴倾斜约31°。从高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像能够看出,薄膜存在两类倾斜域且0和Zn层排列相反。另外,能量色散谱仪（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）分析结果表明,Zn原子和Mg原子在界面处出现相互扩散。值得指出的是,倾斜的薄膜仍然表现出体材料的光学性质,蓝移约0.083eV。在界面处,ZnO呈立方相结构,与ZnMgO合金结构类似,其原因与Mg原子渗透及生长氧压有关。该工作为基于不同结构和性能材料的组合设计和探索新型光电器件提供了坚实的基础,对于高失配薄膜的制备提供参考。
徐姝颖[4]（2019）在《疏水性ZnO薄膜的构建及其抑制生物被膜性能研究》文中研究表明目前,纳米ZnO薄膜材料的制备、器件开发与物理化学性质的理论研究都获得了显着的进展,元素掺杂、表面修饰以及微观形貌的构建等是改善ZnO薄膜材料性质的有效途经。细菌易于粘附在固体材料表面并形成生物被膜,引起设备腐蚀及食品污染等,导致巨大的经济损失。作为一种抗菌涂层,研究者多通过离子掺杂来提高ZnO薄膜的抗菌性能,对抑制生物被膜粘附研究较少。本文以减少材料表面生物被膜粘附为切入点,研究了不同基底材料表面ZnO薄膜的制备以及ZnO薄膜的疏水性、抑制生物被膜粘附和抗菌性能。通过构建具有一定微纳米形貌的ZnO薄膜获得具有疏水-超疏水性能表面材料。以水产品腐败希瓦氏菌为指示菌种,研究了 ZnO薄膜的疏水性能和表面微观形貌特征对其减少或抑制被膜菌在材料表面的粘附和生长的影响。（1）ZnO薄膜的sol-gel法制备及抑制生物被膜性能采用二次阳极氧化法制备了具有不同表面形貌的多孔阳极氧化铝（Porous Anodic Alumina,PAA）。然后采用Sol-gel法在具有不同表面形貌的PAA膜上制备了 ZnO薄膜。经1%Si69乙醇溶液改性后,ZnO表面“嫁接”了疏水性基团,ZnO薄膜均由亲水转为疏水。其中,具有六边形蜂巢状多层框架结构的ZnO薄膜获得接近超疏水的疏水性能。微生物实验结果表明,六边形蜂巢状ZnO薄膜的近超疏水性质使其在生物被膜的粘附和形成初期有效减少了细菌的粘附数量。并且,由于其表面具有较多的纳米ZnO颗粒而表现出较强的抗菌作用。（2）ZnO薄膜的水热法制备及抑制生物被膜性能采用水热法在不锈钢基片表面制备ZnO薄膜,研究了反应体系pH值、Ag掺杂量等对ZnO薄膜微观形貌结构、亲疏水性能及抑制生物被膜粘附和抗菌性能的影响。随着水热反应体系pH值的增大,不锈钢表面生长的六棱柱状ZnO纳米棒长度增加。当反应体系pH值为11.5时,数根纳米棒于顶端集结成束。随着Ag掺杂量的增加,ZnO纳米棒在顶端集结成的纳米束间距增大,形成的微纳米结构更均匀。ZnO纳米束间距增大使空隙内容纳更多空气,当水滴与ZnO薄膜接触时产生更有效的承托作用。经硬脂酸改性后,ZnO纳米棒表面结合的疏水性基团使水滴疏离ZnO薄膜表面。两者协同作用使ZnO薄膜表面产生更强大的“荷叶效应”,ZnO薄膜表面超强的疏水性能有效地减少了生物被膜的粘附。同时,Ag掺杂ZnO薄膜表面Ag+与Zn2+溶出并与细菌体内活性蛋白酶相结合使其失去活性,最后导致细菌细胞被损坏直至死亡,表现出两者具有较强的协同抗菌作用。（3）ZnO薄膜的电沉积法制备及抑制生物被膜性能采用阴极电沉积法在钛基片表面制备ZnO薄膜,研究不同反应体系、沉积时间及电沉积温度等对ZnO薄膜微观形貌结构及亲疏水性能的影响,分析ZnO薄膜抑制生物被膜粘附和抗菌性能及机理。ZnO薄膜的微观形貌直接影响其改性后的疏水性能。在KCl反应体系中,随着电沉积时间的延长,钛基片表面沉积ZnO的微观形貌由六棱柱状转为棒块状直至表面长出茸片。在CH3OONH4反应体系中,随着电沉积温度的升高,钛基片表面沉积ZnO的微观形貌由花墙状转变为花墙-纳米棒混合状、纳米棒状。研究结果表明,具有茸片状和花墙状微纳米结构的ZnO薄膜更易获得疏水/超疏水表面。具有微纳结构的超疏水ZnO薄膜均能有效减少生物被膜的粘附量。具有更小纳米尺度的纳米片（茸片、花墙）状结构的ZnO薄膜的抗菌性能更优异。
李亚平[5]（2018）在《六方氧化锌与立方氧化物界面耦合研究》文中指出ZnO基半导体作为当今光电子材料领域最为热门的材料之一,其高质量晶体生长与掺杂仍然是当今研究的热点问题,通过Mg原子的掺入可以使其能带连续可调,推动ZnO基材料在紫外与深紫外应用的进一步发展。同时,多元素的共同掺杂也成为制备p型ZnO的热门方向。随着人们对光电器件和电子器件的尺寸和性能要求的日益提高,界面处的耦合作用也成为了提高器件性能的关键物理问题。本论文采用MBE方法在立方结构的MgO衬底上分别制备了 ZnO单晶薄膜、MgZnO薄膜以及MgZnO:N薄膜,研究其性能的改变。并以ZnO和NiO为代表,利用原位的同步辐射光电子能谱和吸收谱以及非原位的同步辐射XRD,高分辨STEM,研究了六方与立方结构氧化物的界面几何耦合和界面电子结构等热点问题。我们取得了以下成果:1.通过调控ZnO/MgO界面处Zn原子沉积过程中的氧气压和氧活性,我们制备了“纳米脊”和“纳米颗粒”两种形貌的ZnO薄膜。室温PL谱表明脊状ZnO薄膜相对颗粒状ZnO薄膜的缺陷发光降低。因此ZnO薄膜的结晶性和发光性能可以通过界面设计的方式进行优化。2.通过对MBE生长的ZnO薄膜进行超临界处理的方式来改善其发光性能。经过超临界处理的ZnO薄膜表面出现纳米结构,这种纳米结构的自催化生长与ZnO/MgO界面化学环境相关。我们还提出两种纳米结构生长模型来解释表面形貌的改变。超临界处理可以补偿ZnO薄膜中的氧缺陷,从而降低薄膜中的缺陷发光。3.在MgO（111）衬底上制备了不同Mg组分的MgZnO薄膜,薄膜的晶体结构随着Mg组分的增加由六角结构向立方结构转变,薄膜的结晶性由单晶薄膜向多晶和非晶薄膜转变。N原子的掺入,使MgZnO中Mg组分增加,反之,Mg组分的增加也提高了 N在MgZnO中的溶解度。4.在ZnO（O）面衬底上分别通过分子束外延和脉冲激光镀膜方法沉积了一系列不同厚度的NiO薄膜。通过非原位的同步辐射XRD和高分辨STEM观察到NiO薄膜中存在三种旋转晶畴,并给出了界面处两者之间的外延关系:（110）NiO-I‖（10-10）ZnO,（-110）NiO-I‖（-12-10）ZnO,[001]NiO-I ‖[0001]ZnO（110）NiO-Ⅱ‖（01-10）ZnO,（-110）NiO-Ⅱ‖（-2110）ZnO,[001]NiO-Ⅱ‖[0001]ZnO（110）NiO-（-1100）ZnO,（-110）NiO-Ⅲ‖（-1-120）ZnO,[001]NiO-Ⅲ‖[0001]ZnO六方ZnO与立方NiO之间的晶格失配通过在界面处形成的“T”型位错得到弛豫。通过原位的同步辐射光电子能谱我们对体系中的芯电子和价电子进行了分析,使得界面处的NiO正八面体对称性遭到破坏而产生晶体场效应,并且界面处的Ni原子价态升高,电荷从NiO向ZnO中转移。通过原位同步辐射X射线吸收谱和非原位的EELS谱对界面处导带电子结构分布进行了分析,发现在界面处xy面内电子占据态相对与z面的3d电子占据态数量有所增加,Ni3d轨道电子占据量减小,进一步验证了界面电荷转移。通过同步辐射UPS我们得到NiO/ZnO界面的价带和导带偏移量分别为1.4±0.2eV和1.73±0.2eV,界面处为Ⅱ型能带结构,界面具有电子限制性,这为其应用打下基础。
张志远[6]（2018）在《分子束外延及离子共注入技术制备p型ZnO单晶薄膜》文中指出ZnO是属于Ⅱ-Ⅵ族的宽禁带氧化物半导体材料,具备直接带隙的性质。ZnO能否实现作为可持续发展光电材料的广泛应用的关键是制备良好性能的ZnO同质结,从而需要制备稳定的与性能能良好的p型ZnO薄膜。目前关于成功制备p型ZnO薄膜有许多报道,但制备p型ZnO薄膜中存在无法同时获得较优的迁移率与空穴浓度的问题。其中的关键因素是受主固溶度有限及本征施主缺陷。有望能够在关键因素方面取得突破的掺杂元素组合方式与制备方式需要得到重点研究。针对制备p型ZnO薄膜存在的问题,本论文的实验过程在此基础上展开,通过分子束外延、离子注入、原位退火以及高温高压退火之间的相互结合,采用IA族元素与VA元素掺的方式,以达到“增加受主杂质浓度,抑制施主缺陷浓度”的目的,从而制备稳定的与性能良好的p型ZnO薄膜。本论文工作主要包含以下内容:1.采用射频等离子体分子束外延技术在c面蓝宝石衬底上生长ZnO薄膜。研究了 MgO缓冲层、Zn源温度、高纯氧气流量参数、衬底温度及NaN03束流参数对制备的ZnO薄膜的性能影响。将MgO缓冲层技术生长于ZnO薄膜和蓝宝石衬底之间,降低了 ZnO薄膜与c面蓝宝石衬底间的晶格失配度,提高了ZnO单晶薄膜的晶体质量;优化Zn源温度以及高纯氧气流量实验参数生长ZnO薄膜,提高ZnO薄膜的电学性能参数以及降低表面粗糙度。选择合适的衬底温度及NaN03束流参数可制备p型ZnO薄膜。2.在射频等离子体分子束外延设备并在c面蓝宝石衬底上生长ZnO薄膜,ZnO薄膜具备较优的电学性能与晶体质量。采用Li与N及Na与N的双受主离子注入制备p型ZnO薄膜,可以增加受主杂质的固溶度以及增强p型ZnO薄膜的稳定性,原位退火可以恢复高能量离子注入在ZnO薄膜形成的晶格损伤与缺陷和激活受主杂质。注入过程条件为N离子注入能量为80keV,注入剂量为1.7×1015cm-2,Li离子注入能量为30keV,注入剂量为2.0×1015cm-2,所制备的Li-N共掺p型ZnO薄膜具备较优的p型性能,其具体p型电学性能参数为:空穴浓度为2.3×1016cm-3,迁移率为0.8cm2V-1s-1,电阻率为328.9Ω·cm。注入过程条件为N离子注入能量为90keV,注入剂量为1.7×1015cm-2,Na离子注入能量为130keV,注入剂量为2.0×1014cm-2,所制备的Na-N共掺p型ZnO薄膜具备较优的p型性能,其具体p型电学性能参数为:空穴浓度为1.24×1016cm-3,迁移率为8.37cm2V-1s-1,电阻率为80.7Ω·cm。3.选择射频等离子体分子束外延技术在c面蓝宝石衬底上生长具备较优的电学性能与晶体质量的ZnO薄膜。采用O离子注入制备p型ZnO薄膜,可以通过注入的O离子替代氧空位的晶格位置抑制氧空位浓度。选择快速热退火以恢复高能量离子注入在ZnO薄膜形成的晶格损伤与缺陷。注入过程条件为O离子注入能量为100 keV,注入剂量为2.0X 1015cm-2,所制备的p型ZnO薄膜的电学性能参数为:空穴浓度为1.4×1014cm-3,迁移率为0.45cm2V-1s-1,电阻率为10.43Ω·cm。采用射频等离子体分子束外延技术在c面蓝宝石衬底上生长ZnO薄膜与高阻ZnO薄膜。并在氧气气氛下高温高压退火抑制ZnO薄膜与高阻ZnO薄膜中的氧空位浓度。4.在射频等离子体分子束外延设备并分别在a面与c面蓝宝石衬底上生长具备较优的电学性能与晶体质量的ZnO薄膜。利用N与O及P与O的离子注入制备p型ZnO薄膜,可以增加受主杂质的固溶度以及通过注入的O离子替代氧空位的晶格位置抑制氧空位浓度来增强p型ZnO薄膜的稳定性。原位退火可以恢复高能量离子注入在ZnO薄膜形成的晶格损伤与缺陷激活受主杂质。注入过程条件为N离子注入能量为120keV,注入剂量为2.0×1016cm-2,O离子注入能量为130keV,注入剂量为2.0×1016cm-2,所制备的N掺杂p型ZnO薄膜具备较优的p型性能,其具体p型电学性能参数为:空穴浓度为1.1×1019cm-3,迁移率为1.6cm2V-1s-1,电阻率为0.353 Ω-cm。注入过程条件为P离子注入能量为180 keV,注入剂量为1.7×1016cm-2,O离子注入能量为100keV,注入剂量为1.7×1016cm-2,所制备的P掺杂p型ZnO薄膜具备较优的p型性能,其具体p型电学性能参数为:空穴浓度为1.5×1018cm-3,迁移率为1.4 cm2V-1s-1,电阻率为0.672 Ω·cm。
陈珊珊[7]（2017）在《ZnO发光效率提升机制研究及ZnO/ZnMgO多量子阱发光器件研制》文中进行了进一步梳理氧化锌（ZnO）优异的光电性能使其在短波长光电器件领域有着广阔的应用前景。然而目前所制备的ZnO基发光器件仍然面临着效率低、不稳定等问题,难以满足应用需求。提高ZnO材料和器件的发光性能一直是本研究领域努力的方向。本文以此为主旨,开展以下3部分工作。1.采用射频等离子体辅助分子束外延（Plasma assisted Molecular Beam Epitaxy,P-MBE）技术制备ZnO、p-ZnO:Na薄膜及非极性ZnO/ZnMgO多量子阱（Multiple Quantum Wells,MQWs）,在其表面溅射Pt纳米颗粒后,光致发光（Photoluminescence,PL）谱中带边发光分别增强60、10和20倍,MQWs的内量子效率从1.8%提高至12%。低温PL等研究证实发光性能提升机制为带边发光与表面等离激元（Surface Plasmons SPs）耦合增强和电子转移过程引起的缺陷能级复合向带边发光转变。2.ZnO的p型掺杂技术尚不能达到应用需求,p型层低效注入仍是导致器件发光弱、发光效率低的主要原因之一。本文从ZnMgBeO四元合金的能带结构以及薄膜结构性能角度出发,分析引入微量Be对p型掺杂的辅助作用,探索获得高效稳定p型ZnO材料的新方向,为实现高效发光器件奠定基础。采用P-MBE技术制备两组不同Mg组分、不同带隙、Be组分分别为0.5%和0.7%的ZnMgO/ZnMgBeO异质结,使用X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS）法测试两组异质结的能带结构,发现与相同禁带宽度的ZnMgO相比,引入微量Be可以有效地提高ZnMgO的价带顶和导带底,浅化受主能级,同时深化施主能级,更有利于获得p型。根据第一性原理计算以及PL和霍尔（Hall）效应等光电性能分析,发现Be的引入使得氧空位（Oxygen Vacancy,Vo）形成能提高,施主型缺陷Vo减少,降低施主补偿作用,有利于p型掺杂。3.多量子阱作为发光器件的有源层是获得高效发光常用方法,同时为规避p型ZnO材料性能尚不能达到应用需求这一问题,本文提出p-GaN/（ZnO/ZnMgO）多量子阱/n-ZnO的器件结构,采用P-MBE技术,以p-GaN薄膜作为衬底和空穴传输层,在其上开展器件研制工作,获得ZnO/ZnMgO多量子阱有源层器件。电流电压曲线（Current-Voltage Curves,Ⅰ-Ⅴ）表明器件有整流效应,电致发光（Electroluminescence,EL）谱由375 nm的紫外峰和550nm左右的缺陷峰组成,说明复合发光在多量子阱层中,解决了 p-GaN/n-ZnO器件在p-GaN层复合发光的问题。可见,量子阱层有明显的载流子限制作用,有望大幅提升器件的发光效率。
卢英杰[8]（2015）在《锂氮共掺杂p型氧化锌基薄膜制备及其光电器件研究》文中指出氧化锌（ZnO）是直接带隙宽禁带II-VI族化合物半导体,禁带宽度3.37 eV。由于其大的激子结合能（60 meV）和优异的光电特性,使得ZnO基材料在紫外发光器件和低阂值激光器件等方面具有巨大的应用潜力。然而ZnO p型掺杂问题还没有完全解决,其器件性能依然低下,是制约ZnO基材料在光电领域应用的瓶颈问题。本论文针对该问题展开研究,取得的主要结果如下：1.提出利用分布布拉格反射镜提高氧化锌基发光器件的性能：利用等离子体辅助分子束外延技术,采用锂氮共掺杂方法制备p型氧化锌基薄膜,构建p-MgZnO/i-ZnO/n-MgZnO双异质结发光器件。在正向电压下,获得了室温下发光峰位于400 nm附近的电致发光,发光来源于ZnO近带边发光。在器件背侧加入反射率在400 nm附近约为98%的分布布拉格反射镜,使器件表面发光强度提高了1.6倍。2.提出引入空穴注入层显着提高了氧化锌基发光器件的输出功率：针对p型氧化锌空穴浓度低,影响发光器件性能的问题,引入p型GaN作为空穴注入层,构建n-ZnO/p-ZnO/p-GaN发光器件。在注入电流为60 mA时,器件发光功率达到18.5μW,比无空穴注入层的ZnO p-n结提高了3个数量级,该器件性能的提高是由于空穴从p-GaN注入到p-ZnO中,并与n-ZnO中的电子复合发光。3.利用高结晶质量的氧化锌纳米线阵列作为发光层,实现了氧化锌p-n结电泵浦随机激光：利用金属有机物化学气相沉积技术,在蓝宝石衬底上生长ZnO纳米线阵列,在此基础上利用分子束外延生长p型MgZnO,构建ZnO纳米线/p-MgZnO核壳异质结器件,获得了室温下电泵浦随机激光。激光阈值电流约为15 mA。ZnO纳米线高的结晶质量以及异质结结构对载流子的限制作用,有助于降低激射阈值。由此证明,纳米线核壳异质结结构是制备电泵浦随机激光器件的良好结构。并且采用高空穴浓度的p型金刚石作为空穴注入层,提高了此器件的性能.
张宏海[9]（2014）在《P-MBE法生长ZnMgO合金薄膜及其异质结构的性能研究》文中认为ZnO作为一种直接禁带半导体材料,具有3.37eV的禁带宽度以及60meV的激子束缚能,在短波长光电器件中具有非常大的应用潜力。ZnO基光电器件应用的一个关键问题是实现能带裁剪从而制备量子阱结构,即能带工程。ZnMgO合金薄膜禁带宽度可以大范围调节,且其晶格常数变化不大,因此是开展ZnO能带工程的首选材料之一。为了实现ZnMgO合金在光电器件和量子阱中的应用,首先要制备优质的ZnMgO单晶薄膜和ZnO/ZnMgO多量子阱结构。同时,异质结是构成量子阱和超晶格的基础,要实现高效的载流子注入和限域作用,异质结界面能带结构的测定和设计至关重要。鉴于上述情况,我们开展了高晶体质量、低缺陷密度的ZnMgO单晶薄膜生长研究；在此基础上,研究Mg组分和生长取向对ZnMgO/ZnO异质结界面能带偏移的影响；最后采用P-MBE法制备了ZnO/ZnMgO量子阱结构,通过光致发光谱研究其光学性能。本文的主要研究内容和结论为：1.采用射频等离子体辅助分子束外延（P-MBE）技术在c面蓝宝石衬底上生长了优质的ZnMgO单晶薄膜。通过引入MgO缓冲层技术,ZnMgO合金薄膜室温电子迁移率达到了66cm2V-1s-1,高分辨XRD摇摆曲线（002）面半峰宽仅47arcsec,螺型位错密度降低至4×106cm-2,显着提高了其晶体质量。2.采用光电子能谱法测定了Zn1-xMgxO/ZnO异质结的能带带阶。Zn1-xMgxO/ZnO异质结的界面能带排列为type-I型结构,其导带带阶和价带带阶比值AEc/ΔEv分别为1.5（x=0.1）,1.8（x=0.15）,2.0（x=0.2）。这说明Zn1-xMgxO/ZnO异质结中能带带阶的偏移量和比值与Mg组分密切相关。3.采用脉冲激光沉积法在c面和r面蓝宝石衬底上制备了极性和非极性取向的Na掺杂ZnMgO薄膜。Hall测试显示a面非极性取向的ZnMgO:Na薄膜呈现p型导电信号,空穴浓度为3.5×1016cm-3,而c面极性取向薄膜的导电类型为补偿型导电。为了探索p型导电机理,我们研究了不同生长取向ZnMgO/ZnO异质结的能带结构。极性和非极性异质结的价带偏移量分别为0.07eV和0.02eV,能带结构均为type-I型,极性ZnMgO/ZnO异质结中的自发极化效应是造成两种异质结能带带阶值差别的主要原因。我们认为,非极性ZnMgO相对于极性价带下移量更小,导致Nazn受主能级变浅,且导带上移量更大引起施主能级变深,这两者的综合作用是非极性ZnMgO:Na薄膜中p型导电的来源。4.采用P-MBE技术在蓝宝石衬底上制备了一系列5个周期的ZnO/ZnMgO多量子阱结构。高分辨XRD测试结果表明这些量子阱具有良好的周期性结构。通过PL测试分析,量子阱在低温下可以分辨出局域激子发光峰（LE）,自由激子发光峰（FE）以及LE的多个声子伴线,同时LE的半峰宽均小于10meV,表明了这些量子阱具有非常好的质量。随着势阱层的厚度减小或者势垒组分增加,LE发射峰不断蓝移,量子约束效应增强。5.通过比较不同Mg组分的ZnO/Zn1-xMgxO多量子阱结构变温PL谱发现,高组分势垒层的多量子阱结构（MQWs）中局域激子发光峰位随温度升高呈现S型变化,而低组分中LE则随温度升高单调红移。S型变化是由于高组分势垒中激子的局域化效应引起的,随着温度升高,激子逐渐去局域化转为自由激子。通过分析变温PL变化规律,不同势垒组分量子阱中的激子束缚能分别为64meV （x=0.1）和76meV（x=0.2）,证明了激子束缚能随势垒组分增大而增强。
申德振,梅增霞,梁会力,杜小龙,叶建东,顾书林,吴玉喜,徐春祥,朱刚毅,戴俊,陈明明,季旭,汤子康,单崇新,张宝林,杜国同,张振中[10]（2014）在《氧化锌基材料、异质结构及光电器件》文中提出Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物半导体氧化锌（ZnO）的禁带宽度为3.37 eV,室温下激子束缚能高达60 meV,远高于室温热离化能（26 meV）,是制造高效率短波长探测、发光和激光器件的理想材料。历经10年的发展,ZnO基半导体的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。本文主要介绍了以国家"973"项目（2011CB302000）研究团队为主体,在上述方面所取得的研究进展,同时概述国际相关研究,主要包括衬底级ZnO单晶的生长,ZnO薄膜的同质、异质外延,表面/界面工程,异质结电子输运性质、合金能带工程,p型掺杂薄膜的杂质调控,以及基于上述结果的探测、发光和激光器件等的研究进展。迄今为止,该团队已经实现了薄膜同质外延的二维生长、硅衬底上高质量异质外延、基于MgZnO合金薄膜的日盲紫外探测器、可重复的p型掺杂、可连续工作数十小时的同质结紫外发光管以及模式可控的异质结微纳紫外激光器件等重大成果。本文针对这些研究内容中存在的问题和困难加以剖析并探索新的研究途径,期望能对ZnO材料在未来的实际应用起到一定的促进作用。
二、分子束外延生长ZnO薄膜及性能研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、分子束外延生长ZnO薄膜及性能研究（论文提纲范文）
（1）离子注入极性氧化锌薄膜的光电性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 极性ZnO材料概述 |
| 1.1.1 极性ZnO薄膜的晶体结构 |
| 1.1.2 极性ZnO薄膜的光电性质 |
| 1.1.3 极性ZnO薄膜的应用 |
| 1.2 极性ZnO薄膜的制备方法 |
| 1.2.1 分子束外延法 |
| 1.2.2 化学气相沉积法 |
| 1.2.3 脉冲激光沉积 |
| 1.3 极性ZnO的掺杂方法 |
| 1.3.1 高温扩散 |
| 1.3.2 离子注入 |
| 1.4 极性ZnO薄膜光电性质研究进展 |
| 1.5 论文的立题基础及主要内容 |
| 1.5.1 论文的立题基础 |
| 1.5.2 论文主要内容 |
| 2.薄膜制备及表征方法 |
| 2.1 极性ZnO薄膜的制备 |
| 2.2 离子注入法 |
| 2.3 主要表征方法 |
| 2.3.1 X射线衍射谱 |
| 2.3.2 X射线光电子能谱 |
| 2.3.3 原子力显微镜 |
| 2.3.4 光致发光 |
| 2.3.5 吸收光谱 |
| 2.4 椭偏光谱 |
| 2.4.1 椭偏测量的发展历史及应用 |
| 2.4.2 椭偏测量的基本原理 |
| 2.4.3 数据建模及分析过程 |
| 2.4.4 椭偏数据的分析方法 |
| 2.5 本章总结 |
| 3.Kr离子注入不同极性ZnO薄膜的性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Kr离子注入极性ZnO薄膜组分分析 |
| 3.3 Kr离子注入不同极性ZnO薄膜结构、形貌分析 |
| 3.3.1 薄膜结构分析 |
| 3.3.2 薄膜表面形态分析 |
| 3.4 Kr离子注入不同极性ZnO薄膜光学性能的分析 |
| 3.4.1 薄膜发光光谱分析 |
| 3.4.2 薄膜吸收光谱分析 |
| 3.5 Kr离子注入不同极性ZnO薄膜的椭偏光谱分析 |
| 3.5.1 蓝宝石衬底的椭偏光谱表征 |
| 3.5.2 Kr离子注入不同极性ZnO薄膜的椭偏光谱表征 |
| 3.6 本章总结 |
| 4.Co离子注入极性ZnO薄膜的光电性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Co离子注入极性ZnO薄膜结构分析 |
| 4.3 Co离子注入不同极性ZnO薄膜椭偏光谱分析 |
| 4.4 本章总结 |
| 5.结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间的学术成果与获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）高功率脉冲磁控溅射沉积Al-N共掺ZnO薄膜的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 ZnO的基本性质 |
| 1.2 ZnO薄膜中的缺陷类型 |
| 1.3 p-ZnO掺杂 |
| 1.3.1 单掺杂 |
| 1.3.2 共掺杂 |
| 1.3.2.1 受主-施主共掺杂 |
| 1.3.2.2 双受主共掺杂 |
| 1.3.2.3 受主-氢共掺杂 |
| 1.3.2.4 受主等价共掺杂 |
| 1.4 ZnO的应用 |
| 1.4.1 气体传感器 |
| 1.4.2 太阳能电池 |
| 1.4.3 紫外探测器 |
| 1.4.4 发光二极管（LED） |
| 1.4.5 薄膜晶体管（FTFs） |
| 1.5 ZnO的制备方法 |
| 1.5.1 化学气相沉积 |
| 1.5.2 喷雾热解技术 |
| 1.5.3 水热法 |
| 1.5.4 分子束外延 |
| 1.5.5 原子层沉积 |
| 1.5.6 溶胶-凝胶法 |
| 1.5.7 磁控溅射 |
| 1.6 高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术 |
| 1.7 本文立题依据及研究内容 |
| 1.7.1 立题依据 |
| 1.7.2 研究内容 |
| 2 ZnO薄膜的制备方法、条件和性能检测技术 |
| 2.1 ZnO薄膜的制备方法和条件 |
| 2.1.1 实验材料及处理 |
| 2.1.2 实验装置及工艺流程 |
| 2.2 ZnO薄膜的性能检测技术 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD)技术 |
| 2.2.2 拉曼光谱(Raman) |
| 2.2.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.2.4 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.5 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) |
| 2.2.6 霍尔效应测量(Hall Effect) |
| 2.2.7 塞贝克效应(Seeback effect) |
| 2.2.8 表面轮廓仪 |
| 3 等离子参数测量及其特性 |
| 3.1 等离子体参数测量方法和设备 |
| 3.2 粒子浓度和种类 |
| 3.3 N~+/N_2~+ |
| 4 p-ZnO薄膜的工艺参数影响及性能测试 |
| 4.1 氮气流量 |
| 4.2 温度 |
| 4.3 工作气压 |
| 4.4 脉冲宽度 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 本文主要研究成果与结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读学位期间取得的研究成果 |
| 一、 发表论文 |
| 二、 参加项目/会议 |
| 三、 获奖情况 |
（3）在MgO（011）衬底上制备倾斜ZnO薄膜及其界面结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 ZnO的晶体结构 |
| 1.3 ZnO的基本性质 |
| 1.3.1 光学性质 |
| 1.3.2 电学性质 |
| 1.4 ZnO的制备方法 |
| 1.4.1 分子束外延法(MBE) |
| 1.4.2 化学气相沉积法(CVD) |
| 1.4.3 物理气相沉积法(PVD) |
| 1.4.4 喷雾热分解法 |
| 1.4.5 溶胶-凝胶法(Sol-Gel) |
| 1.5 ZnO的应用 |
| 1.5.1 光电器件 |
| 1.5.2 半导体紫外激光器 |
| 1.5.3 压电传感器 |
| 1.6 选题动机本文工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 ZnO制备及表征技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子束外延生长系统 |
| 2.2.1 分子束外延技术 |
| 2.2.2 实验设备 |
| 2.2.3 真空系统 |
| 2.2.4 加热及制冷系统 |
| 2.2.5 外延腔体及原位监测 |
| 2.2.6 生长束流控制 |
| 2.2.7 等离子体系统 |
| 2.3 薄膜表征技术 |
| 2.3.1 反射高能电子衍射(RHEED) |
| 2.3.2 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.3 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.4 XRD极图 |
| 2.3.5 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3.6 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.7 同步辐射光源X射线吸收光谱(XAS) |
| 2.3.8 光致发光谱(PL) |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 倾斜ZnO薄膜的生长及其界面结构的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ZnO薄膜的制备与表征 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第四章 不同生长气压下ZnO薄膜的外延生长及其结构特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 硕士期间成果 |
| 致谢 |
（4）疏水性ZnO薄膜的构建及其抑制生物被膜性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 纳米氧化锌(ZnO)薄膜的概述及应用 |
| 1.1.1 应用于光催化领域 |
| 1.1.2 应用于染料敏化太阳能电池领域 |
| 1.1.3 应用于传感器领域 |
| 1.1.4 应用于抗菌领域 |
| 1.1.5 应用于紫外探测器件 |
| 1.2 纳米ZnO膜的制备方法研究现状 |
| 1.2.1 基底材料表面制备纳米ZnO薄膜 |
| 1.2.2 纳米ZnO与膜基质混合成膜 |
| 1.3 ZnO的抗菌机理 |
| 1.3.1 ZnO抗菌机理 |
| 1.3.2 影响ZnO抗菌性能的因素 |
| 1.4 ZnO抑制生物被膜的研究现状及发展 |
| 1.4.1 不同基底材料表面ZnO薄膜的抗菌性及抑制生物被膜性能 |
| 1.4.2 不同元素掺杂ZnO薄膜的抗菌性及抑制生物被膜性能 |
| 1.4.3 ZnO基质膜的抗菌性能 |
| 1.5 材料表面性质影响生物被膜的形成和粘附 |
| 1.6 疏水性表面的研究现状及发展 |
| 1.7 选题的目的、意义及主要内容 |
| 1.7.1 选题的目的与意义 |
| 1.7.2 主要研究内容 |
| 第2章 ZnO薄膜的sol-gel法制备及抑制生物被膜性能研究 |
| 2.1 实验材料与仪器 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 阳极氧化法制备PAA膜 |
| 2.2.2 sol-gel法制备ZnO薄膜 |
| 2.2.3 PAA膜及ZnO薄膜的表征分析 |
| 2.2.4 ZnO薄膜表面腐败希瓦氏菌生物被膜表征及测定 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 Sol-gel法合成ZnO粉体的XRD表征 |
| 2.3.2 TG/DTA分析 |
| 2.3.3 PAA膜的微观形貌分析 |
| 2.3.4 ZnO薄膜的微观形貌分析 |
| 2.3.5 疏水性改性前后ZnO的FT-IR表征 |
| 2.3.6 ZnO薄膜表面亲疏水性表征 |
| 2.3.7 ZnO薄膜表面腐败希瓦氏菌生物被膜表征分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 ZnO薄膜的水热法合成及抑制生物被膜性能研究 |
| 3.1 实验材料与仪器 |
| 3.1.1 实验材料 |
| 3.1.2 实验仪器 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1不锈钢基片上ZnO薄膜的水热法合成 |
| 3.2.2 ZnO薄膜的表征方法 |
| 3.2.3 ZnO薄膜表面腐败希瓦氏菌生物被膜表征及测定 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 sol-gel法制备的ZnO种子层的微观形貌及粉体的XRD表征 |
| 3.3.2 不同pH值条件制备的ZnO薄膜形貌及结构表征 |
| 3.3.3 Ag掺杂ZnO薄膜 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 ZnO薄膜的电沉积法合成及抑制生物被膜性能研究 |
| 4.1 实验材料与仪器 |
| 4.1.1 实验材料 |
| 4.1.2 实验仪器 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 电沉积法制备ZnO薄膜 |
| 4.2.2 ZnO薄膜的表征分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 KCl体系制备的ZnO薄膜 |
| 4.3.2 CH_3COONH_4体系制备的ZnO薄膜 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 几种疏水性ZnO薄膜抑制生物被膜性能比较 |
| 5.1 实验过程 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 ZnO薄膜表面形貌对比 |
| 5.2.2 改性后ZnO薄膜表面疏水性能对比 |
| 5.2.3 ZnO薄膜表面抑制腐败希瓦氏菌生物被膜性能对比分析 |
| 5.2.4 ZnO薄膜表面抑制腐败希瓦氏菌生物被膜影响因素及机理分析 |
| 5.2.5 几种薄膜表面抑制生物被膜性能比较 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间主要的研究成果 |
（5）六方氧化锌与立方氧化物界面耦合研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 ZnO的发展状况简介 |
| 1.2 ZnO的基本性质 |
| 1.2.1 ZnO的晶体结构 |
| 1.2.2 ZnO的能带结构 |
| 1.2.3 ZnO中的掺杂研究 |
| 1.3 ZnO与立方氧化物界面耦合研究 |
| 1.3.1 界面研究的重要意义 |
| 1.3.2 ZnO与MgO的耦合 |
| 1.3.3 ZnO与NiO的耦合 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 样品制备和表征方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 样品的生长方法 |
| 2.2.1 分子束外延生长方法(MBE) |
| 2.2.2 脉冲激光沉积生长方法 |
| 2.3 薄膜晶体结构和形貌表征方法 |
| 2.3.1 低能电子衍射(LEED) |
| 2.3.2 反射高能电子衍射(RHEED) |
| 2.3.3 扫描隧道显微镜(STM) |
| 2.3.4 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.5 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.6 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3.7 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.8 光致发光谱(PL) |
| 2.4 同步辐射简介 |
| 2.4.1 北京同步辐射光源 |
| 2.4.2 同步辐射光电子能谱 |
| 2.4.3 同步辐射X射线吸收谱 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 ZnO/MgO(111)界面设计对ZnO薄膜性质的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ZnO薄膜的制备过程 |
| 3.3 界面设计对ZnO薄膜形貌和发光性能的调控 |
| 3.3.1 界面调控对ZnO薄膜表面形貌和结晶质量的影响 |
| 3.3.2 界面调控对ZnO薄膜发光性质影响 |
| 3.3.3 ZnO薄膜生长过程中界面处的结构演化 |
| 3.4 超临界处理对ZnO纳米结构和发光性能的调控 |
| 3.4.1 实验过程 |
| 3.4.2 超临界处理对样品的调控作用 |
| 3.4.3 超临界对薄膜样品影响的讨论 |
| 3.4.4 其他元素在超临界反应中的作用 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 MgZnO薄膜的制备与N掺杂研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 未掺杂MgZnO薄膜的制备和性能研究 |
| 4.2.1 MgZnO薄膜的制备过程 |
| 4.2.2 MgZnO薄膜的结构性能表征 |
| 4.2.3 MgZnO薄膜的表面形貌表征 |
| 4.2.4 MgZnO薄膜的光学性能表征 |
| 4.2.5 ZnMgO薄膜的x射线光电子能谱分析 |
| 4.3 N掺杂MgZnO薄膜的制备和性能研究 |
| 4.3.1 样品的制备 |
| 4.3.2 Mg含量对N掺杂MgZnO薄膜结构的影响 |
| 4.3.3 Mg含量对N掺杂MgZnO薄膜表面形貌的影响 |
| 4.3.4 Mg含量对N掺杂MgZnO薄膜光学性质的影响 |
| 4.3.5 ZnMgO薄膜的X射线光电子能谱分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 NiO/ZnO界面耦合的研究 |
| 5.1 NiO薄膜的制备 |
| 5.1.1 分子束外延方法制备NiO薄膜 |
| 5.2 NiO/ZnO界面晶体结构研究 |
| 5.2.1 NiO/ZnO外延关系 |
| 5.2.2 ZnO衬底和NiO薄膜间晶格耦合 |
| 5.3 NiO/ZnO界面电子结构 |
| 5.3.1 EELS结果 |
| 5.3.2 XAS结果 |
| 5.3.3 XPS结果 |
| 5.3.4 UPS结果 |
| 5.4 PLD制备NiO/ZnO界面电子结构研究 |
| 5.4.1 PLD制备NiO薄膜过程 |
| 5.4.2 XPS结果 |
| 5.4.3 UPS结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 博士期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（6）分子束外延及离子共注入技术制备p型ZnO单晶薄膜（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 ZnO的结构 |
| 2.2 ZnO的基本性质 |
| 2.2.1 ZnO的能带 |
| 2.2.2 ZnO的光学性能 |
| 2.2.3 ZnO的电学性能 |
| 2.3 ZnO的应用 |
| 2.4 ZnO薄膜的外延生长 |
| 2.5 ZnO的缺陷与掺杂 |
| 2.5.1 ZnO的本征缺陷 |
| 2.5.2 ZnO的非故意掺杂 |
| 2.5.3 ZnO的n型掺杂 |
| 2.5.4 ZnO的p型掺杂 |
| 2.6 p型ZnO薄膜制备中存在的问题 |
| 2.7 本文研究思路 |
| 第三章 实验原理、实验工艺和表征手段 |
| 3.1 实验原理 |
| 3.1.1 分子束外延 |
| 3.1.2 离子注入 |
| 3.1.3 高温高压退火 |
| 3.1.4 快速热退火 |
| 3.2 实验工艺 |
| 3.2.1 分子束外延设备源材料 |
| 3.2.2 衬底选择清洗方法 |
| 3.2.3 具体生长工艺 |
| 3.3 表征手段 |
| 第四章 通过增加受主浓度制备p型ZnO薄膜 |
| 4.1 分子束外延法生长Na掺杂ZnO薄膜 |
| 4.1.1 MgO缓冲层对ZnO薄膜性能的影响 |
| 4.1.2 Zn源温度对ZnO薄膜性能的影响 |
| 4.1.3 氧流量对ZnO薄膜性能的影响 |
| 4.1.4 衬底温度及NaNO_3的束流对ZnO薄膜性能的影响 |
| 4.2 离子注入法制备Li-N共掺ZnO薄膜 |
| 4.2.1 注入后离子在薄膜中的分布 |
| 4.2.2 注入后离子在薄膜中的分布晶格损伤及恢复 |
| 4.2.3 Li-N离子注入的实验过程 |
| 4.2.4 实验样品性能表征 |
| 4.3 离子注入法制备Na-N共掺ZnO薄膜 |
| 4.3.1 Na-N离子注入的实验过程 |
| 4.3.2 实验样品性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 通过抑制施主缺陷浓度制备p型ZnO薄膜 |
| 5.1 常温下氧离子注入制备p型ZnO薄膜 |
| 5.1.1 管式炉退火的实验过程 |
| 5.1.2 实验样品的性能表征 |
| 5.1.3 快速热退火炉退火的实验过程 |
| 5.1.4 实验样品性能表征 |
| 5.2 高温高压退火法制备p型ZnO薄膜 |
| 5.2.1 改变退火温度的实验过程 |
| 5.2.2 实验样品的性能表征 |
| 5.2.3 改变退火压强的实验过程 |
| 5.2.4 实验样品的性能表征 |
| 5.3 N-O离子注入法制备共掺ZnO薄膜 |
| 5.3.1 N-O离子注入实验过程 |
| 5.3.2 实验样品性能表征 |
| 5.4 P-O离子注入法制备共掺ZnO薄膜 |
| 5.4.1 P-O离子注入实验过程 |
| 5.4.2 实验样品性能表征 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读博士学位期间发表的论文与取得的其它研究成果 |
（7）ZnO发光效率提升机制研究及ZnO/ZnMgO多量子阱发光器件研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 ZnO的基本性质 |
| 2.1.1 ZnO的晶体结构 |
| 2.1.2 ZnO的能带结构 |
| 2.1.3 ZnO的光学性能 |
| 2.1.4 ZnO的电学性能 |
| 2.2 ZnO的p型导电 |
| 2.2.1 非掺杂p型ZnO |
| 2.2.2 受主元素掺杂 |
| 2.2.3 共掺杂 |
| 2.3 ZnO的能带工程及其p型掺杂 |
| 2.3.1 ZnO的能带工程 |
| 2.3.2 势垒材料的p型掺杂 |
| 2.4 ZnO基发光器件 |
| 2.4.1 同质结 |
| 2.4.2 异质结 |
| 2.4.3 多量子阱有源层器件 |
| 2.5 金属表面等离激元增强ZnO发光 |
| 2.5.1 金属表面等离激元简介 |
| 2.5.2 金属表面等离激元增强ZnO材料发光研究进展 |
| 2.6 本文的研究思路 |
| 第三章 实验原理、生长工艺及测试表征手段 |
| 3.1 实验设备 |
| 3.1.1 分子束外延 |
| 3.1.2 离子溅射 |
| 3.1.3 电子束蒸发 |
| 3.1.4 快速热退火炉 |
| 3.2 生长工艺 |
| 3.2.1 MBE原材料 |
| 3.2.2 衬底清洗和预处理 |
| 3.2.3 外延生长工艺 |
| 3.3 测试表征手段 |
| 第四章 Pt纳米颗粒增强ZnO光致发光研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 Pt纳米颗粒提高ZnO发光性能的机制分析 |
| 4.2.1 ZnO薄膜的结构与性能表征 |
| 4.2.2 Pt纳米颗粒对ZnO薄膜发光性能的影响 |
| 4.2.3 Pt纳米颗粒提高ZnO发光性能的机制 |
| 4.3 Pt纳米颗粒提高p-ZnO薄膜发光性能 |
| 4.3.1 p-ZnO薄膜的制备及性能表征 |
| 4.3.2 Pt纳米颗粒提高p-ZnO薄膜发光性能 |
| 4.4 Pt纳米颗粒提高非极性ZnO/ZnMgO多量子阱的发光性能 |
| 4.4.1 非极性ZnO/ZnMgO多量子阱的制备及其发光性能 |
| 4.4.2 Pt提高非极性ZnO/ZnMgO多量子阱内量子效率 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 Be辅助ZnMgO合金p型掺杂机制研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 ZnMgBeO能带结构研究 |
| 5.2.1 能带带阶测试方法和原理 |
| 5.2.2 ZnMgO/ZnMgBeO异质结能带带阶 |
| 5.3 Be源温度对ZnMgBeO薄膜性能的影响 |
| 5.3.1 ZnMgBeO薄膜制备及结构表征 |
| 5.3.2 ZnMgBeO薄膜表面形貌分析 |
| 5.3.3 ZnMgBeO薄膜光电性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 ZnO/ZnMgO多量子阱有源层发光器件研制 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 p-GaN衬底的结构性能表征 |
| 6.2.1 晶体质量 |
| 6.2.2 表面形貌 |
| 6.2.3 电学性能 |
| 6.2.4 光学性能 |
| 6.3 p-GaN上外延生长ZnO薄膜 |
| 6.3.1 氧流量对ZnO外延薄膜质量的影响 |
| 6.3.2 缓冲层对ZnO外延薄膜质量的影响 |
| 6.3.3 Zn源温度对ZnO外延薄膜质量的影响 |
| 6.4 ZnO/ZnMgO多量子阱器件研制 |
| 6.4.1 ZnMgO薄膜的制备 |
| 6.4.2 ZnO/ZnMgO多量子阱的制备 |
| 6.4.3 ZnO/ZnMgO多量子阱器件 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
（8）锂氮共掺杂p型氧化锌基薄膜制备及其光电器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 ZnO材料基本性质 |
| 1.2 ZnO基材料在紫外发光方面的优势 |
| 1.3 ZnO基材料p型掺杂研究进展 |
| 1.4 ZnO基电致发光器件和电泵浦激光器件研究进展 |
| 1.5 ZnO基材料在紫外发光和激光器件应用中存在的问题 |
| 1.6 本论文选题依据及主要研究内容 |
| 第2章 ZnO基材料制备、表征方法及器件制作工艺 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料和器件制备方法 |
| 2.3 材料表征方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 分布布拉格反射镜增强ZnO发光器件性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高质量n型ZnO薄膜制备方法 |
| 3.3 p-MgZnO/i-ZnO/n-MgZnO双异质结的制备及表征 |
| 3.4 分布布拉格反射镜增强ZnO基双异质结发光器件性能研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 空穴注入层增强ZnO发光器件性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 ZnOp-n同质结发光器件制备及性能表征 |
| 4.3 p型GaN做为空穴注入层增强ZnO p-n同质结发光性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 ZnO/MgznO核壳结构电泵浦随机激光器件研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高质量ZnO纳米线生长和表征 |
| 5.3 n-ZnO/p-MgZnO纳米线核壳结构异质结器件制备 |
| 5.4 n-ZnO/p-MgZnO纳米线核壳异质结器件电泵浦随机激光性能研究 |
| 5.5 p型金刚石增强随机激光器件性能研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
（9）P-MBE法生长ZnMgO合金薄膜及其异质结构的性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 第二章 文献综述 |
| 2.1 ZnO的基本性质 |
| 2.1.1 ZnO的晶体结构 |
| 2.1.2 ZnO的基本物理性质 |
| 2.1.3 ZnO的能带结构 |
| 2.1.4 ZnO的光学性质 |
| 2.1.5 ZnO的电学性质 |
| 2.2 ZnO基材料的p型掺杂 |
| 2.3 ZnO基材料的“能带工程” |
| 2.3.1 ZnMgO合金半导体 |
| 2.3.2 ZnCdO合金半导体 |
| 2.3.3 ZnBeO合金半导体 |
| 2.4 半导体异质结、量子阱与超晶格结构的基本性质 |
| 2.4.1 异质结、量子阱与超晶格的基本概念 |
| 2.4.2 量子阱中的物理效应 |
| 2.4.3 量子阱的制备方法 |
| 2.5 ZnO基量子阱结构的应用及研究进展 |
| 2.5.1 半导体发光二极管 |
| 2.5.2 量子阱激光器 |
| 2.6 本文实验思路 |
| 第三章 实验原理、生长工艺和表征手段 |
| 3.1 分子束外延技术概述 |
| 3.2 SVTA等离子体和激光辅助分子束外延设备 |
| 3.3 实验工艺过程 |
| 3.3.1 源材料的选择 |
| 3.3.2 衬底选择及其清洗方法 |
| 3.3.3 具体生长工艺 |
| 3.4 常用性能表征 |
| 第四章 c面蓝宝石上外延生长ZnMgO合金薄膜 |
| 4.1 MgO缓冲层工艺参数对Zn_(1-x)Mg_xO合金薄膜的影响 |
| 4.1.1 缓冲层生长温度对Zn_(1-x)Mg_xO薄膜性能影响 |
| 4.1.2 缓冲层Mg源温度对Zn_(1-x)Mg_xO薄膜性能影响 |
| 4.1.3 经过优化工艺生长的Zn_(1-x)Mg_xO单晶薄膜 |
| 4.2 不同Mg含量对Zn_(1-x)Mg_xO薄膜性能影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 Zn_(1-x)Mg_xO/ZnO异质结能带结构研究 |
| 5.1 能带带阶测量方法 |
| 5.1.1 光电子能谱测试ZnMgO/ZnO能带带阶的原理和方法 |
| 5.2 Mg组分对Zn(1-x)Mg_xO异质结导带和价带边移动的影响 |
| 5.3 生长取向对Na掺杂ZnMgO薄膜中p型性能的影响 |
| 5.3.1 样品的制备 |
| 5.3.2 不同极性取向的Zn_(0.87)Mg_(0.13)O/ZnO异质结能带偏移研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 Zn_(1-x)Mg_xO/ZnO量子阱结构的制备及光学性能研究 |
| 6.1 Zn_(1-x)Mg_xO/ZnO量子阱的制备 |
| 6.2 阱层宽度对Zn_(0.9)Mg_(0.1)O/ZnO光学性能的影响 |
| 6.3 激子束缚能的增加 |
| 6.4 垒层高度对Zn_(1-x)Mg_xO/ZnO多量子阱结构光学性能的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读博士学位期间发表的论文与取得的其它研究成果 |
（10）氧化锌基材料、异质结构及光电器件（论文提纲范文）
| 1引言 |
| 2氧化锌基单晶薄膜的同质、异质外延与界面 |
| 2. 1氧化锌薄膜的同质外延 |
| 2. 2 Zn O薄膜的MOCVD异质外延生长 |
| 2.2.1蓝宝石衬底上氧化锌薄膜的异质外延 |
| 2.2.1.1缓冲层厚度对薄膜生长模式的影响 |
| 2. 2. 1. 2表面活化剂对二维层状外延的改善 |
| 2. 2. 1. 3高温异质外延 |
| 2. 2. 2 Si衬底上Zn O薄膜的异质外延 |
| 2.3 Zn O基异质结构的极化调制和界面工程 |
| 2.3.1异质结界面的二维电子气 |
| 2. 3. 2 Zn O基异质结构中的散射机制和量子输运特性 |
| 2. 3. 3 Zn O基异质结构中二维电子气的光致发光与时间劣化 |
| 3能带工程及探测器应用 |
| 3. 1蓝宝石基高Mg组分W-Mg Zn O单晶薄膜的表面/界面工程与日盲紫外探测器 |
| 3. 2硅基高Mg组分W-Mg Zn O单晶薄膜的高温界面工程与日盲紫外单色/双色探测性能 |
| 3. 3立方相Mg Zn O合金及其探测器 |
| 3. 4 Cd Zn O / Mg Zn O多量子阱的制备与光电性能研究 |
| 4 p型掺杂和同质结发光器件 |
| 4. 1 Zn O同质结LED的研究进展 |
| 4.2 Zn O中薄膜材料中的杂质调控 |
| 4.2.1衬底中Al对p型掺杂的影响 |
| 4.2.2等电子共掺杂 |
| 4.2.2.1 Be-N共掺杂 |
| 4. 2. 2. 2 Te-N共掺杂 |
| 4. 2. 3 Li-N双受主掺杂 |
| 5异质结发光和激光 |
| 5. 1 MIS结构LED |
| 5. 2采用其他p型材料的异质结LED |
| 5. 2. 1薄膜异质结LED |
| 5. 2. 2微纳米异质结LED |
| 5. 3电泵浦Zn O紫外激光 |
| 5. 3. 1电泵浦随机激光 |
| 5 . 3 . 2电泵浦F-P激光 |
| 5. 3. 3电泵浦回音壁模激光 |
| 6结束语 |
四、分子束外延生长ZnO薄膜及性能研究（论文参考文献）
- [1]离子注入极性氧化锌薄膜的光电性质研究[D]. 姜清芬. 山东大学, 2021(09)
- [2]高功率脉冲磁控溅射沉积Al-N共掺ZnO薄膜的研究[D]. 李倩. 北京印刷学院, 2020(08)
- [3]在MgO（011）衬底上制备倾斜ZnO薄膜及其界面结构研究[D]. 袁学斌. 厦门大学, 2019(07)
- [4]疏水性ZnO薄膜的构建及其抑制生物被膜性能研究[D]. 徐姝颖. 东北大学, 2019(01)
- [5]六方氧化锌与立方氧化物界面耦合研究[D]. 李亚平. 厦门大学, 2018(07)
- [6]分子束外延及离子共注入技术制备p型ZnO单晶薄膜[D]. 张志远. 浙江大学, 2018(12)
- [7]ZnO发光效率提升机制研究及ZnO/ZnMgO多量子阱发光器件研制[D]. 陈珊珊. 浙江大学, 2017(01)
- [8]锂氮共掺杂p型氧化锌基薄膜制备及其光电器件研究[D]. 卢英杰. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2015(03)
- [9]P-MBE法生长ZnMgO合金薄膜及其异质结构的性能研究[D]. 张宏海. 浙江大学, 2014(08)
- [10]氧化锌基材料、异质结构及光电器件[J]. 申德振,梅增霞,梁会力,杜小龙,叶建东,顾书林,吴玉喜,徐春祥,朱刚毅,戴俊,陈明明,季旭,汤子康,单崇新,张宝林,杜国同,张振中. 发光学报, 2014(01)