退火温度对同质缓冲层ZnO薄膜微观结构和光学特性的影响

• 作者: 刘静 张小雷 李发明 杨付超 赵强 靳钰珉 马书懿 马李刚
• 来源期刊: 西北师范大学学报（自然科学版）
• 学科: 物理学
• 关键词: 同质缓冲层 ZnO薄膜 光致发光 辐射跃迁
• 年，卷（期）: 2012,（4）
• 所属期刊栏目: 物理学
• 页码范围: 27-32
• 分类号: O484.4|O484.5
• 字数: 4901字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-988X.2012.04.006

摘要

采用射频磁控溅射法在300℃真空退火处理过的同质缓冲层上制备了不同退火温度下的ZnO薄膜.使用X射线衍射仪(XRD)和光致发光(PL)等表征技术,研究了ZnO薄膜的微观结构和发光特性.结果表明:在6 min缓冲层上制备的ZnO薄膜有较好的结晶质量,并且在适当的退火温度下薄膜的结晶质量进一步提高.薄膜在可见光范围内的平均透过率均超过90％,光学带隙值随退火温度的增加由3.221 eV减小为3.184 eV.在光致发光谱(PL)中观测到了5个主要的发光峰位,分别是紫外光(384 nm)、紫光(420 nm)、蓝光(455 nm和473 nm)和绿光(530 nm).对发光机制进行详细讨论认为,紫外光是自由激子复合形成的,紫光与晶界缺陷的辐射跃迁有关,蓝光与氧空位和间隙锌缺陷有关,绿光发射主要是电子从氧空位深施主能级向锌空位浅受主能级上的辐射跃迁.退火温度从400℃增加到600℃时,455 nm处的蓝光峰蓝移至447 nm处,发光强度随退火温度增加而增加.继续升高退火温度至700℃,530nm处的绿光峰强度降低,认为和锌空位的减少有关.