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关键词：
ZnO薄膜,掺杂效应,荧光特性
发表时间：
2012-03-21 15:01:52
摘 要 采用脉冲激光沉积技术( PLD) 在单晶Si 衬底上制备了Ni 掺杂的ZnO 薄膜, 通过VARAIN Cary-Eclips 500 型荧光光谱仪研究了样品的荧光特性。观察到360 和380 nm 左右2 个荧光峰。通过Ni 掺杂, 研究了360 nm 左右荧光峰的起源。结果表明, 随着靶材中Ni 掺杂量的不同, 荧光峰峰位不变, 而相应的发光强度发生了明显的变化。当靶材中NiB ZnO 的摩尔比X s 为5%时, 样品中360 nm 紫外荧光峰的发光强度最佳, 表明360 nm 左右荧光峰并不是重掺杂后杂质能级深入到导带的结果, 有可能是起源于分裂的价带与导带间的复合跃迁。
ZnO 是一种性能优异的直接带隙氧化物半导体材料, 具有六角纤锌矿结构, 晶格常数a= 01 324 96 nm, c= 01 520 65nm, 在室温下禁带宽度为31 37 eV, 具有高的激子结合能( 60meV) , 使得ZnO 成为一种具有很大应用潜力的短波光电子材料[1, 2] 。近年来, 人们对ZnO 薄膜的发光特性进行了较为深入的研究[ 3-5] , 已经观察到380 nm 左右的紫外荧光峰,520 和420 nm 附近等与薄膜本征缺陷有关的荧光峰, 也曾在ZnO 薄膜中观察到356 nm 左右的紫外荧光峰, 并把该荧光峰归结于杂质能级深入到导带的结果[6-10] 。在本文中, 我们在室温条件下采用脉冲激光沉积技术在Si( 100) 衬底上制备出Ni 掺杂ZnO 薄膜, 并且研究了掺杂Ni 以后薄膜荧光性能的变化。同时对不同Ni 含量样品的荧光性能进行了研究, 结果表明: 荧光峰位置不变, 而相应的发光强度发生了变化。其中, 当靶材中NiB ZnO 的摩尔比为5%时, 样品中360 nm左右的荧光峰强度最强。这说明360 nm 左右的荧光峰可能起源于分裂价带与导带间的复合跃迁, 而Ni 的加入对其跃迁概率产生明显影响。
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