TiO2过渡层对Si基ZnO薄膜光致发光特性的影响.pdfVIP

TiO 过渡层对Si基ZnO薄膜光致发光特性的影响／张伟英等 ·31 · TiO2过渡层对 Si基 ZnO薄膜光致发光特性的影响 张伟英，刘振 中，赵建果，刘照军 (洛阳师范学院物理与电子信息学院；洛阳市激光光谱技术重点实验室 ，洛阳471022) 摘要 采用直流反应溅射法在 si(1oO)衬底上制备了有TiO2过渡层的ZnO薄膜，并与直接在 si上生长的样 品进行比较。通过x射线衍射技术和光致发光谱等分别对Zn()薄膜的结构和光学性质进行测量和分析。测量结果 表明，引入过渡层后ZnO薄膜的平均晶粒尺寸变大，晶粒间界变少，结晶质量提高，薄膜 内的应力得到一定程度的释 放。此外，室温光致发光谱表明过渡层使 ZnO薄膜的紫外发射明显增强，并研究和分析 了其微观机理。 关键词 Zn()薄膜 过渡层 TiO2薄膜 中图分类号：0484 文献标识码 ：A Influence0fTio2Bufferon thePhotoluminescenceOfZno FilmsonSiSubstrates ZHANGWeiying，LIU Zhenzhong，ZHAOJianguo，LIU Zhaojun (CollegeofPhysicsandElectronicInformation，LuoyangNormalCollege；LuoyangKeyLaboratoryof LaserSpectroscopyTeehnology，Imoyang471022) Abstract ZnO filmswerepreparedonSi(100)substratesbydirectcurrent(DC)reactivesputteringwithand withoutTi()2buffer．Thecrystalstructuresandopticalpropertieswereinvestigatedby?(-raydiffraction(XRD)and photoluminescence(PI)．TheXRD resultsdemonstratedthatthecrystalgrainsbecamelarger，crystalboundariesbe— camefewer，andthecrystalqualityOfZnO film becamebetterbyintroducingTi02buffer．Inaddition，strongerultra— violetemissionwasobservedfrom ZnO film withTi( thanthatwithoutatroom temperature．The1OW temperature photoluminescencewasinvestigatedtounderstandthedifferentPLmechanism ofZnO films． Keywords ZnO film，buffer，Ti02film ZnO是一种具有六方纤锌矿结构的直接宽带隙半导体 TiO 薄膜 ；而LinxingShi等_l2妇采用电子束蒸发法在石英玻 材料，室温下 的禁带宽度约为 3．37eV，激子结合 能为 璃上制备TiO ／ZnO薄膜，并研究了其结构和光学性质。由 60meV，可以实现室温下的激子发射，在短波长光 电子器件 此可见 ，ZnO和 TiO 薄膜可以互为过渡层。 领域有广阔的应用前景，引起了人们的广泛关注_l]。近年 本实验采用直流溅射法在Si基片上引入Ti0 过渡层制 来 ，很多课题组致力于研究如何获得 ZnO室温下的强紫外发 备了ZnO薄膜，并研究了过渡层特性对 ZnO薄膜结构和光 射 ，一部分研究组通过外延生长 ZnO单晶薄膜来实现强紫外 学性质的影响。 发射 ’，但很难找到价格低廉且品格失配较小的基底来生