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溅射法生长ZnMnO薄膜的结构和光学性质.pdf
——丝笙丝塑 2006年增刊(37)卷
溅射法生长ZnMnO薄膜的结构和光学性质”
吴小惠,王卿璞
00)
(山东大学物理与微电子学院,山东济南2501
摘要: 用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底土制备 组成的。村底用标准的半导体清洗方法清洗。溅射靶
出了ZnMnO多晶薄膜。用分光光度计和x射线衍射
材是Mn原子摩尔比为5%的陶瓷靶。实验中采用氩
仪分别研究了薄膜的结构和光学特性以厦退火对他们 气(5N)作为溅射气体。衬底和靶间距离5cm。
的影响。结果表明:ZnMnO多晶薄膜具有(0002)高制备薄膜时真空室的本底真空度为6.7×lo。Pa,
度择优取向,退火后明显改善了薄膜的结晶质量。在 薄膜生长温度为80℃,溅射时氩气压强保持为1Pa,溅
室温下观察到了薄膜的紫光(398nm)和绿光发射
射功率为140W,石英玻璃为衬底,溅射时间为30rain,然
(490nm)。退火后,绿光发射峰强度减弱。 后将所得薄膜样品的一部分在空气中经过500℃退火。
关键词:ZnMnO薄膜;射频磁控溅射;光致发光;绿用MSAI。XD3型x射线衍射仪测定样品的结构特性,
光发射
中圈分类号:TN304.2;TN305,9文献标识码:A 可见分光光度计测量样品的室湿透射谱。用Model
文章编号:1001—9731(2006)增刊一0306—02
2010型棱镜耦合仪来测量薄膜的厚度及折射率,其He-
Ne激光器的激发波长为633nm。光致发光谱由英国产
1 引 言
FL9920稳态荧光光谱测试系统测得,用xe灯作为激发
近20年来,稀磁半导体(DMS)由于在自旋应用上光源,激发光波长为299nm。
的广阔前景引起了人们极大的兴趣。形成DMs材料
3结果与讨论
的方法一般是用3d过渡金属离子取代化合物半导体
中的部分阳离子,以期获得磁性。u一Ⅵ族直接带隙 3.1结构性质
半导体材料znO有3。37eV的带隙和室温下60MeV图l给出了所制备的ZnMnO薄膜样品遇火前后的
的激子束缚能,展现出在蓝光及紫外光发光二极管、激 x射线衍射谱。退火前后样品均只有一个强的(002)衍
光器和光探测器上的重要应用价值,另~方面由于具 射峰,峰位角为34.33。,其半高宽(FWHM)分别为:0.
有较大的电子有效质量(0.318
m。)和g因子(在块材
沿(0002)方向择优生长的,具有六角纤锌矿结构,薄膜
料中g一2)Ⅲ使ZnO具备了探索电子旋转方面的条
不存在其它相;样品退火后,(002)峰明显变强t峰的半
件。2000年,Dietl用平均场理论预言了ZnO掺Mn
在室温下具有铁磁性口],人们对此产生了浓厚的兴趣,
^^、
一旦成功,将会增加半导体材料使用的维度(电荷和自
旋),它可应用于自旋场效应晶体管(Spin—FET)、自旋 pc05V
发光二极管(Spin—LED)等器件。它们的特点是速度
更快,体积更小,功耗更低,稳定性更好。掺杂Mn会
射峰的峰位角略小于纯ZnO薄膜的峰位角,主要是由于
使ZnO的带隙变大,可以利用来作ZnMnO基的异质
结,EdabJr
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