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氧化处理的蓝宝石基片上沉积的ZnO/MgO多量子阱的结构及光学性质研究

栾田宝 刘明 鲍善永 张庆瑜

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氧化处理的蓝宝石基片上沉积的ZnO/MgO多量子阱的结构及光学性质研究

栾田宝, 刘明, 鲍善永, 张庆瑜

Structure and optical properties of ZnO/MgO multi-quantum wells deposited on oxidated sapphire substrate

Luan Tian-Bao, Liu Ming, Bao Shan-Yong, Zhang Qing-Yu
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  • 采用射频反应磁控溅射的方法,在经过氧化处理的Al2O3(0001)基片上制备了具有良好调制结构的ZnO/MgO多层膜量子阱.利用X射线反射率测量、X射线衍射分析、电子探针显微分析、原子力显微镜、透射光谱以及光致发光光谱等表征技术,研究了ZnO/MgO多量子阱的结构、表面形貌和光致发光等特性.XRD以及扫描的结果表明多层膜样品具有高c轴择优取向并且与蓝宝石基片有良好的外延关系.通过X射线反射率测量的结果得到多量子阱的调制周期,结合电子
    ZnO/MgO multi-quantum wells with modulation structure are grown on oxidated Al2O3 (0001) substrates using radio-frequency reactive magnetron sputtering method. X-ray reflectivity and X-ray diffraction measurement,electronic probe,atom force microscopy,transmission spectrum and PL spectrum are used to characterize the samples. The XRD scan and phi-scan results show the films are highly (001) textured and have epitaxial relationship with the substrates. The width of quantum well is determined to be between 838 nm and 2178 nm by XRR and EPMA. The AFM results show that the RMS roughness of the MQWs increases from 64 nm to 212 nm with the decrease of period of modulation. Low temperature PL spectrum shows the peak can be assigned to the radiative recombination of bound excitons,and the activation energy is estimated to be about 30 meV. The emission due to spatially separated carriers caused by quantum-confined Stark effect is also found in the spectrum of sample with smaller well width.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10774018)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2007CB616902)资助的课题.
    [1]

    [1]Tang Z K,Wong G K L,Yu P,Kawasaki M,Ohtomo A,Koinuma H,Segawa Y 1998 Appl. Phys. Lett. 72 3270

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    [2]Ohtomo A,Kawasaki M,Ohkubo I,Koinuma H,Yasuda T,Segawa Y 1999 Appl. Phys. Lett. 75 980

    [3]

    [3]Makino T,Chia C H,Tuan N T,Sun H D,Segawa Y,Kawasaki M,Ohtomo A,Tamura K,Koinuma H 2000 Appl. Phys. Lett. 77 975

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    [4]Chia C H,Makino T,Segawa Y,Kawasaki M,Ohtomo A,Tamura K,Koinuma H 2001 J. Appl. Phys. 90 3650

    [5]

    [5]Makino T,Tuan N T,Sun H D,Chia C H,Segawa Y,Kawasaki M,Ohtomo A,Tomura K,Suemoto T,Akiyama H,Baba M,Saito S,Tomita T,Koinuma H 2001 Appl. Phys. Lett. 78 1979

    [6]

    [6]Makino T,Tamura K,Chia C H,Segawa Y,Kawasaki M,Ohtomo A,Koinuma H 2002 Appl. Phys. Lett. 81 2355

    [7]

    [7]Zhu J J,Kuznetsov A Y,Han M S,Park Y S,Ahn H K,Ju J W,Lee I H 2007 Appl. Phy. Lett. 90 21909

    [8]

    [8]Gu X Q,Zhu L P,Ye Z Z,He H P,Zhang Y Z,Huang F,Qiu M X,Zeng Y J,Liu F,Jaeger W 2007 Appl. Phy. Lett. 91 022103

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    ]Thompson A V,Boutwell C,Mares J W,Schoenfeld W V,Osinsky A,Hertog B,Xie J Q,Pearton S J,Norton D P 2007 Appl. Phy. Lett. 91 201921

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    ]Chen Y,Bagnall D M,Koh H,Park K,Hirage K,Zhu Z,Yao T 1998 J. Appl. Phys. 84 3912

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    ]Yashar P C,Sproul W D 1999 Vacuum 55 179

    [14]

    ]Leroux M,Grandjean N,Beaumont B,Nataf G,Semond F,Massies J,Gibart P 1999 J. Appl. Phys. 86 3721

    [15]

    ]Meyer B K,Alves H,Hofmann D M,Kriegseis W,Forster D,Bertram F,Christen J,Hoffmann A,Straβburg M,Dworzak M,Haboeck U,Rodina A V 2004 Phys. Status. Solidi B 241 231

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    ]Zhang B P,Liu B L,Yu J Z,Wang Q M,Liu C Y,Liu Y C,Segawa Y 2007 Appl. Phy. Lett. 90 132113

    [17]

    ]Leroux M,Grandjean N,Massies J,Gil B,Lefebvre P,Bigenwald P 1999 Phys. Rev. B 60 1496

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出版历程
  • 收稿日期:  2009-06-01
  • 修回日期:  2009-06-30
  • 刊出日期:  2010-03-15

氧化处理的蓝宝石基片上沉积的ZnO/MgO多量子阱的结构及光学性质研究

  • 1. 大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连 116024
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10774018)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2007CB616902)资助的课题.

摘要: 采用射频反应磁控溅射的方法,在经过氧化处理的Al2O3(0001)基片上制备了具有良好调制结构的ZnO/MgO多层膜量子阱.利用X射线反射率测量、X射线衍射分析、电子探针显微分析、原子力显微镜、透射光谱以及光致发光光谱等表征技术,研究了ZnO/MgO多量子阱的结构、表面形貌和光致发光等特性.XRD以及扫描的结果表明多层膜样品具有高c轴择优取向并且与蓝宝石基片有良好的外延关系.通过X射线反射率测量的结果得到多量子阱的调制周期,结合电子

English Abstract

参考文献 (17)

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