Effect of Carrier Gas Flux on ZnO Nanorod Arrays Grown by MOCVD

ZnO nanorod arrays with different morphologies were grown by metalorganic chemical vapor deposition （MOCVD）. The diameters of nanorods range from 150 nm to 20 nm through changing the carrier gas flux during the growth process. Measurements such as scanning electron microscope （SEM）, X-ray diffraction （XRD）, Raman scattering and photoluminescence （pL） spectrum were employed to analyze the differences of these nanorods. It was found that when both carrier gas flux of Zn and O reactant are 1 SLM, we can obtain the best vertically aligned and uniform nanorods. Furthermore, the PL spectrum reveals a blueshift of UV emission peak, which may be assigned to the increase of surface effect.

以Au为缓冲层在Si衬底上生长ZnO薄膜

采用化学气相沉积（CVD）方法在Si（001）衬底上分别制备了有金属Au缓冲层以及无Au缓冲层的ZnO薄膜。其中Au缓冲层在物理气相沉积（PVD）设备中蒸发，厚度大约为300nm。有Au缓冲层的ZnO薄膜晶体质量比直接在Si衬底上生长有了显著提高。利用X射线衍射（XRD）研究了所生长ZnO薄膜的结晶质量，有Au缓冲层的ZnO薄膜虽然仍为多晶，但显示出明显的择优取向。用光学显微镜研究了ZnO薄膜的表面特征，金属Au缓冲层显著地提高了在Si衬底上生长的ZnO薄膜的晶粒尺寸及平整度。同时利用室温光致发光（PL）谱研究了ZnO薄膜的光学性质，并分析了有Au缓冲层的ZnO薄膜NEB发光峰强度反而弱的可能原因。

掺Sb的ZnO单晶的缺陷和性质研究

采用化学气相传输法生长了掺Sb的ZnO体单晶,生长温度为950℃.与非掺ZnO单晶相比,掺Sb后ZnO单晶仍为n型,其自由电子浓度明显升高.X射线光电子能谱（XPS）测量结果表明,掺入的Sb在ZnO单晶中可能占据了Zn位,或处于间隙位置,形成了施主.利用光致发光谱（PL）测量发现掺Sb后ZnO单晶发出蓝光,该蓝色荧光与浅施主有关.这些结果表明在高温生长条件下,掺Sb后ZnO单晶中产生了高浓度的施主缺陷,因而难以获得p型材料.

Characterization of Phosphorus Diffused ZnO Bulk Single Crystals

Phosphorus was diffused into CVT grown undoped ZnO bulk single crystals at 550 and 800℃ in a closed quartz tube. The P-diffused ZnO single crystals were characterized by the Hall effect, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）, photoluminescence spectroscopy （PL）, and Raman scattering. The P-diffused ZnO single crystals are n-type and have higher free electron concentration than undoped ZnO, especially for the sample diffused at 800℃. The PL measurement reveals defect related visible broad emissions in the range of 420-550nm in the P-diffused ZnO samples. The XPS result suggests that most of the P atoms substitute in the Zn site after they diffuse into the ZnO single crystal at 550℃ ,while the P atom seems to occupy the O site in the ZnO samples diffused at 800℃. A high concentration of shallow donor defect forms in the P-diffused ZnO,resulting in an apparent increase of free electron concentration.

铟掺杂ZnO体单晶的生长及其性质

研究了In掺杂n型ZnO体单晶的化学气相传输法生长和材料性质.利用霍尔效应、X射线光电子能谱、光吸收谱、喇曼散射、阴极荧光谱等手段对晶体的特性和缺陷进行了分析.掺In后容易获得浓度为10~(18)～10~(19)cm~(-3)的n型ZnO单晶,掺入杂质的激活效率很高.随着掺杂浓度的提高,ZnO单晶的带边吸收和电学性质等发生明显的变化.分析了掺In-ZnO单晶的缺陷及其对材料性质的影响.

用正电子研究原生ZnO单晶中的缺陷

利用正电子寿命谱和多普勒展宽谱技术研究了原生ZnO的缺陷结构及其退火效应. 经900 ℃退火之后,正电子寿命实验显示样品中的空位型缺陷基本被消除,其体寿命为180 ps.通过比较原生和退火样品的符合多普勒展宽谱的商谱曲线,两者有相似的峰型,结合寿命谱的相关数据表明原生ZnO中不存在H原子填充Zn空位.

ZnAl_2O_4缓冲层对ZnO外延层晶体质量的影响

首次报道了通过引入ZnAl_2O_4缓冲层,以金属源化学气相外延法(MVPE)生长的ZnO晶体质量明显提高.ZnAl_2O_4缓冲层是通过对溶胶-凝胶法制备的ZnO薄膜进行高温退火而得到的.用双晶X射线衍射仪(DCXRD)对样品进行了θ-2θ和摇摆曲线测量,在ZnAl_2O_4缓冲层上生长的ZnO厚膜具有高度的择优取向性和良好的晶体质量(摇摆曲线半高宽为342").用电子扫描显微镜(SEM)观察样品横截面,并测得样品厚度约为10μm.

A面(11-20)ZnO薄膜中杂质的偏振PL谱研究

本文通过分析A面(11-20)ZnO薄膜的低温PL(光致发光)光谱偏振特性来研究ZnO光致发光谱中杂质峰的来源.低温(4 K)下观察到476、479 nm两处新的杂质峰以及390 nm处激子峰,根据两个杂质峰的偏振特性,初步判定476nm峰来源于氧空位能级到价带轻空穴的跃迁,479 nm峰来源于氧空位价带重空穴的跃迁.

Low-Temperature Growth of ZnO Films on GaAs by Metal Organic Chemical Vapor Deposition

ZnO thin films were grown on GaAs （001） substrates by metal-organic chemical vapor deposition （MOCVD） at low temperatures ranging from 100 to 400℃. DEZn and 1-12 O were used as the zinc precursor and oxygen precursor, respectively. The effects of the growth temperatures on the growth characteristics and optical properties of ZnO films were investigated. The X-ray diffraction measurement （XRD） results indicated that all the thin films were grown with highly c- axis orientation. The surface morphologies and crystal properties of the films were critically dependent on the growth temperatures. Although there was no evidence of epitaxial growth, the scanning electron microscopy （SEM） image of ZnO film grown at 400℃ revealed the presence of ZnO microcrystallines with closed packed hexagon structure. The photoluminescence spectrum at room temperature showed only bright band-edge （3. 33eV） emissions with little or no deep-level e- mission related to defects.

氧离子束辅助激光淀积生长ZnO/Si薄膜深度剖析

对于在Si(111)上用氧离子束辅助(O~+-assisted)脉冲激光淀积(PLD)生长的ZnO薄膜,用X射线光电子能谱(XPS)深度剖析方法对长成的样品进行了异位测试,分析了导致各峰峰位能移的因素;通过异位与原位XPS谱图的比较,指出O+-assisted PLD法生成的ZnO薄膜中存在孔隙;指出生长出的ZnO薄膜中含si成分的厚度不超过18 nm;同时探讨了在长成的ZnO/Si上继续生长GaN薄膜的可行性.

用纳米棒ZnO作模板生长无支撑的AlN纳米晶

用金属有机物气相外延在纳米棒ZnO模板上沉积AlN薄膜.SEM测试表明该薄膜形成了一种倾倒纳米棒的表面.而GIXRD测试进一步证实它是纤锌矿结构的AlN,晶粒尺度约为12nm,接近于ZnO纳米棒的直径(30nm).这意味着纳米棒结构的ZnO能限制AlN的横向生长.此外,高温下用H_2刻蚀ZnO直接在生长中实现了外延层的剥离.最终得到了无支撑的AlN纳米晶,完整无破损的区域约为1cm×1cm.定义这个生长机制为"生长-刻蚀-合并"过程.

气相输运法大尺寸ZnO单晶生长的传输过程控制

研究了化学气相传输法（CVT）生长ZnO单晶的传输过程、动力学和生长机理，分析了CVT法的传输机理、效率以及温场对传输速率和晶体生长的影响，利用气相-固相单晶成核和生长动力学理论研究了制约单晶生长速度和晶体质量的因素．我们得到的不同条件下ZnO单晶CVT生长的实验结果和现象与理论分析一致，获得了ZnO单晶生长的理想条件和高质量的大尺寸ZnO单晶材料。

PLD方法制备ZnO薄膜的特征温度研究

用PLD方法在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜.在薄膜的沉积过程中,用安装在激光脉冲沉积设备上的反射高能电子衍射仪(RHEED)对薄膜的生长进行了原位监测.结合薄膜的X射线衍射(XRD)分析和荧光光谱(PL)分析,发现达到或者超过650C时生长的薄膜,结构和光学特性得到了显著的改善.

ZnO单晶的缺陷及其对材料性质的影响

利用X射线衍射技术、荧光光谱、霍尔效应和光学显微等方法分别研究了ZnO单晶的品格完整性、深能级缺陷、电学性质、位错和生长极性．通过比较ZnO单晶材料在退火前后的测试结果，分析了材料的缺陷属性和缺陷对材料性质、晶体完整性的影响．

化学气相传输法生长ZnO单晶及性质研究

利用化学气相传输法生长了ZnO单晶。在无籽晶自发成核的条件下，使用碳辅助增强质量传输方法，得到了晶粒尺寸达4mm×10mm的ZnO晶体。利用长有GaN层的蓝宝石晶片作为衬底，得到了直径为30mm、厚2mm左右的ZnO单晶体。比较了不同温度条件下晶体生长的结果并进行热力学过程和现象了分析。用光荧光谱和X射线双晶衍射研究了ZnO晶体的性质。