| 题名 | P型ZnO及ZnO基量子阱材料的制备与物性研究 |
| 作者 | 孙建武 |
| 答辩日期 | 2008-05-16 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院长春光学精密机械与物理所 |
| 授予地点 | 长春光学精密机械与物理所 |
| 导师 | 刘益春 |
| 关键词 | 等离子体辅助分子束外延 P型zno薄膜 受激发射 |
| 其他题名 | The preparation and physical properties of the p-type ZnO and ZnO based quantum wells |
| 学位专业 | 凝聚态物理 |
| 英文摘要 | ZnO是一种直接带隙的半导体材料，室温下禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能高达60 meV。作为紫外发光和激光器件的候选材料，ZnO引起了广泛的研究热潮。本文针对目前ZnO发光器件中存在的关键问题，研究了氮掺杂p型ZnO薄膜的复合机制和电学输运性质、ZnO/MgZnO量子阱的自发发射和受激发射特性。主要取得以下结果： 1. 利用等离子体辅助的分子束外延（P-MBE）技术，以激活的NO为掺杂源，制备了氮掺杂p型ZnO薄膜并研究了氮受主相关的辐射复合机制。通过对变温光谱和时间分辨光谱的分析，确认了位于3.26 eV的发光峰是来自施主受主对的跃迁，位于3.31 eV的发光峰是来源于自由电子到受主的跃迁，澄清了长期以来针对氮掺杂ZnO中3.31 eV发光峰来源的争议。通过光谱计算了氮受主的能级为120~145 meV。 2. 通过变温霍尔效应的测量研究了p型ZnO薄膜的电学输运特性。对载流子浓度拟和得到氮受主的热激活能为75 meV，解释了它与光谱得到能级的差别是由价带空穴与离化受主之间的库仑作用引起的。针对目前p型ZnO迁移率很低的问题（~1 cm2/Vs），计算了在离化杂质散射、压电散射、声学形变势散射、极化光学声子散射下空穴的迁移率，发现计算值远大于实验的测量值。通过原子力显微镜和X射线测量确认了p型ZnO薄膜是由柱状晶粒及晶界组成。考虑这种微结构对迁移率的影响之后，计算的空穴迁移率和实验值得到很好吻合，证实了p型ZnO中空穴迁移率低的主要原因是由于晶粒及晶界组成的微结构造成的。 3. 利用P-MBE技术在蓝宝石衬底上制备了ZnO/MgZnO量子阱结构并研究了其自发发射和受激发射特性。通过变温光谱测量，发现阱宽为1.5 nm的ZnO/Mg0.2Zn0.8O多量子阱中低温发光是来源于局域激子的复合而高温下是以自由激子的发射为主。在高激发密度下，观测到了量子阱中来源于P带的受激发射，计算出该量子阱中激子的束缚能为122 meV。这些研究为设计和制备ZnO基发光器件的有源层奠定了基础。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-21 |
| 页码 | 116 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://159.226.165.120//handle/181722/643]  |
| 专题 | 长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孙建武. P型ZnO及ZnO基量子阱材料的制备与物性研究[D]. 长春光学精密机械与物理所. 中国科学院长春光学精密机械与物理所. 2008. |
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