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本文的主要工作是采用本实验室自行研制MOCVD系统对Ni/Si(111)衬底上ZnO薄膜的生长进行研究。通过对生长工艺的改进及对所生长出的样品多项分析测试,得到如下一些有意义的结果: 1、采用常压MOCVD系统在Si(111)衬底上生长ZnO薄膜。为了缓解失配,保护衬底,本文首次采用10(?)的Ni金属层作为过渡层,即在Ni/Si(111)模板生长ZnO。先在高真空电子束蒸发台中蒸镀10(?)的Ni金属层与硅衬底上,再把样品移入常压MOCVD系统外延生长ZnO薄膜。 2、从加入Ni金属层和未加入Ni金属层作为过渡层在Si(111)衬底上生长的ZnO薄膜的对比实验中:两样品的X-射线衍射Omega-2θ扫描结果显示,加入Ni金属层生长的ZnO薄膜表征c-轴取向的ZnO(002)的衍射峰强度明显高于未加入Ni金属层生长的ZnO薄膜,其半峰宽(FWHM=0.21°)也小于未加入Ni金属层生长的ZnO薄膜(FWHM=0.35°),显现出相对较好的结晶完整性。从(002)的衍射峰位来看,加入Ni金属层的样品2θ=34.5°比未加入Ni金属层的样品2θ=34.7°更接近体材料ZnO的(002)方向的衍射峰2θ=34.42°,即水平方向受到相对较小的张应力。Ni金属层的加入有效缓解了由于ZnO与Si衬底之间的大失配造成水平方向受到的张应力。 3、从ZnO薄膜的室温光致发光光谱中,加入Ni金属层和未加入Ni金属层过渡生长的样品都观察到很强的紫外发射,紫外发射强度与深能级跃迁的强度比为分别为20:1和8.5:1,说明加入Ni金属过渡层生长的ZnO薄膜中的缺陷杂质较少。 4、采用不同反应锌源在Ni/Si(111)模板上生长ZnO薄膜。从X-射线衍射图谱得出的结果差别不大;与采用二甲基锌(DMZn)作反应源生长的ZnO薄膜相比,采用二乙基锌(DEZn)作反应源生长的ZnO薄膜光致发光谱观测到强的紫外发光峰而深能级发光峰很弱;从原子力显微结构来看采用二乙基锌(DEZn)作反应源生长的ZnO薄膜晶粒细小且均匀,表面粗糙度约为51nm,平均晶粒尺寸为0.83μm;采用二甲基锌(DMZn)作反应源生长的ZnO薄膜晶粒粗大呈明显的三维生长趋势且伴随大的空洞,表面粗糙度高达128nm,平均晶粒尺寸为