PECVD方法制备的氧化锌薄膜及量子点的光学性质研究

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为了在低温下制备高质量的氧化锌薄膜,我们采用金属有机源和二氧化碳气源,首次利用等离子体增强化学气相沉积的技术在低温下制备了高质量的氧化锌薄膜,确定了生长高质量氧化锌薄膜的优化条件;研究了不同的衬底温度和退火温度对氧化锌纳米薄膜质量的影响。为了获得SiO2基质中包埋的氧化锌量子点,首先用PECVD方法制备了SiO2薄膜。然后选择最佳的实验条件,制备了SiO2基质中包埋的氧化锌量子点;对其进行热处理,分析了退火温度对薄膜光学性质的影响。 主要的实验结果如下: 1、详细研究了衬底温度对氧化锌薄膜质量的影响。用这种方法在衬底温度为180℃条件下制备了(0002)择优取向,X-射线衍射峰的半高宽为0.2度的高质量氧化锌薄膜。低温生长的氧化锌晶粒小,考虑到量子限制效应,禁带宽较大;衬底温度影响吸附原子迁移能力,随着温度升高,晶粒的尺寸增大,分布变的均匀,因而发光峰位随着衬底温度的升高而红移,发光的半高宽变小。 2、详细研究了退火温度对氧化锌薄膜特性的影响。当退火温度为900℃时获得了高质量的氧化锌薄膜,光致发光谱的半高宽为94meV,通过变温实验得到激子束缚能为59meV,表明退火过程提高了薄膜的质量。 3、制备了SiO2薄膜,对不同气流比的实验条件对薄膜光学性质的影响进行了研究。当SiH4/CO2=1/3时,获得了光学性质较好的SiO2薄膜。在此条件下,制备了SiO2基质中包埋氧化锌量子点。退火温度影响其发光性质。退火温度达到800℃时,拉曼谱中出现很强E2振动模式。光致发光谱中紫外发射峰积分强度和可见发射峰的积分强度比达到54,表明得到了较高质量的氧化锌量子点。
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