微量Mg掺杂ZnO薄膜的光致发光光谱和带隙变化机理研究

• 作者: 张建民 高立
• 来源期刊: 物理学报
• 学科: 物理学
• 关键词: ZnO薄膜 射频磁控溅射 微量Mg掺杂 光致发光
• 年，卷（期）: 2010,（2）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 1263-1267
• 分类号: O4
• 语种: 中文

摘要

利用射频磁控溅射(RF-MS)法在450℃玻璃基底上制备了Mg掺杂量分别为0.81at%,2.43at%和4.05at%的ZnO薄膜,对其微观结构、室温光致发光光谱(PL)、光学和电学性质进行了研究.结果发现,微最Mg掺杂ZnO薄膜晶体具有六方纤锌矿结构并保持高结晶质量;掺杂0.81at%和2.43at%Mg的ZnO薄膜室温PL谱中近带边发射(NBE)峰的短波方向出现了高能发射带与NBE峰同时存在;随着Mg掺杂量增加至4.05at%,这个高能发射带逐步将NBE峰掩盖.推测在Mg掺杂ZnO薄膜中,Mg~(2+)替代Zn~(2+)附近核外电子的能量增大并产生了一个高能级.而未被Mg~(2+)替代的Zn~(2+)周围的核外电子能量状态不变,带间能级依然存在,随着Mg掺杂量的增加处于高能级的电子数目逐步增加并占绝对优势.因此,ZnO薄膜随着Mg掺杂量增加薄膜禁带宽度增大,这是由于Mg掺杂后周围电子能量增大与Burstein-Moss效应共同作用的结果.另外,薄膜在可见光区域的平均透射率均大于85%,随着Mg掺杂量的增加,薄膜禁带宽度增大并在3.36-3.52 eV内变化;Mg掺杂量为0.81at%,2.43at%和4.05at%时,薄膜电阻率分别为2.2×10~(-3),3.4×10~(-3)和8.1×10~(-2)Q·cm.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张建民	陕西师范大学物理学与信息技术学院	91	480	12.0	19.0
2	高立	陕西师范大学物理学与信息技术学院	3	34	2.0	3.0