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Ultraviolet Luminescence in Mg0.12Zn0.88O Alloy Films

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Chinese Physics Letters 2005年第10期22卷 2655-2658页

作者：吴春霞吕有明申德振魏志鹏张振中李炳辉张吉英刘益春范希武 Kay Laboratory of Excited State Processes Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics Chinese Academy of Sciences Changchun 130033 Graduate School of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 Department of Science Changchun University of Science and Technology Changchun 130022

We investigate the origin of ultraviolet （UV） emission from Mg0.12 Zn0.88 O alloy thin films with a wurtzite structure fabricated on c-plane Al2O3 substrates by plasma assisted molecular beam epitaxy. At room temperature, the absorption edge and UV emission band of the Mg0.12Zn0.88O film shift to high-energy side compared with ZnO films. Temperature dependence of the photoluminescence spectra shows that the UV emission is composed of free exciton and neutral donor bound exciton emissions. Two-step dissociation processes of the UV emission are observed with the increasing temperature. The thermal quenching mechanism is attributed to the dissociation of the free exciton from the neutral donor bound exciton in the low temperature region and the dissociation of free electron and hole from the free exciton in the high temperature region.

关键词： MULTIPLE-QUANTUM WELLS THIN-FILMS GROWTH

Formation Mechanisms of Electrical Conductivity and Optical Properties of ZnO：N Film Produced by Annealing Treatment

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Chinese Physics Letters 2008年第8期25卷 2993-2996页

作者：王相虎姚斌魏志鹏申德振张振忠吕有明张吉英范希武 Key Laboratory of Excited State Processes Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics Chinese Academy of Sciences Changchun 130033 Shanghai Dianji University Shanghai 200240

The effects of annealing on the chemical states of N dopant, electrical, and optical properties of N-doped ZnO film grown by molecular beam epitaxy （MBE） are investigated. Both the as-grown ZnO：N film and the film annealed in N2 are of n-type conductivity, whereas the conductivity converts into p-type conductivity for the film annealed in O2. We suggest that the transformation of conductivity is ascribed to the change in ratio of the N molecular number on O site （N2）o to the N atom number on O site （No） in ZnO：N films under the various annealed atmosphere. For the ZnO：N film annealed in N2, the percentage content of （N2）o is larger than that of No, i.e. the ratio 〉 1, resulting in the n-type conductivity. However, in the case of the ZnO：N film annealed in 02, the percentage content of （N2）o is fewer than that of No, i.e., the ratio 〈 1, giving rise to the p-type conductivity. There is an obvious difference between low-temperature （80 K） PL spectra of ZnO：N film annealed in N2 and that of ZnO：N film annealed in 02. An emission band located at 3.358 eV is observed in the spectra of the ZnO：N film after annealed in N2, this emission band is due to donor-bound exciton （D^0X）. After annealed in 02, the PL of the donor-bound exciton disappeared, an emission band located at 3.348 eV is observed, this emission band is assigned to acceptor-bound exciton （A^0X）.

关键词： the power-law exponents precipitation durative abrupt precipitation change

利用P-MBE制备高质量Mg_xZn_(1-x)O的结构和光学特性

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发光学报 2008年第2期29卷 309-312页

作者：宿世臣吕有明张振中李炳辉姚斌申德振范希武中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室吉林长春130033

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在c平面的蓝宝石衬底上制备了高质量的MgxZn1-xO合金薄膜。通过改变Mg源的温度,得到了不同Mg组份的MgxZn1-xO合金薄膜;通过引入ZnO的低温缓冲层,有效地提高了MgxZn1-xO合金薄膜的结晶质量。随... 详细信息

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)的方法,在c平面的蓝宝石衬底上制备了高质量的MgxZn1-xO合金薄膜。通过改变Mg源的温度,得到了不同Mg组份的MgxZn1-xO合金薄膜;通过引入ZnO的低温缓冲层,有效地提高了MgxZn1-xO合金薄膜的结晶质量。随着Mg组份的增加,MgxZn1-xO的X射线衍射的(002)衍射峰逐渐向大角度方向移动。对样品进行光致发光(PL)谱的测量,在室温下观察到了较强的紫外发光。随Mg浓度的增加,紫外发光峰向高能侧移动,并且发光峰逐渐展宽。通过对x=0.15的样品进行变温光谱的测量研究了紫外发光峰起因,得到了MgxZn1-xO的发光是来自于自由激子的发光。自由激子束缚能为54meV。

关键词：氧化锌镁等离子体辅助分子束外延光致发光

P-MBE制备氮掺杂p型ZnO中空穴的散射机制

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发光学报 2008年第3期29卷 437-440页

作者：孙建武吕有明刘益春申德振张振中李炳辉张吉英姚斌赵东旭范希武中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

利用等离子体辅助的分子束外延(P-MBE)技术,在蓝宝石衬底上制备了氮掺杂的p型ZnO薄膜。通过变温霍尔测量研究了空穴浓度和迁移率随温度的变化特性。对载流子浓度拟合的结果表明氮受主具有75meV的能级深度。通过对各种散射机制下迁移率... 详细信息

利用等离子体辅助的分子束外延(P-MBE)技术,在蓝宝石衬底上制备了氮掺杂的p型ZnO薄膜。通过变温霍尔测量研究了空穴浓度和迁移率随温度的变化特性。对载流子浓度拟合的结果表明氮受主具有75meV的能级深度。通过对各种散射机制下迁移率的讨论,发现由晶粒及其晶界组成的这种结构极大地降低了p型ZnO中载流子的迁移率。

关键词：氧化锌 P型掺杂散射机制 P-MBE

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ZnO一维纳米线及其异质结构的外延生长

物理 2005年第9期34卷 654-659页

作者：刘益春陈艳伟申德振东北师范大学先进光电子功能材料研究中心中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室长春130021 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室

一维纳米结构因其优异的光、电特性,在纳米电子学,光电子学器件等方面有重要的应用价值而倍受关注.在一维半导体纳米材料中,ZnO因激子束缚能大(60meV),可在室温获得高效的紫外发光而成为近年来继GaN材料后的又一研究热点.外延生长一维... 详细信息

一维纳米结构因其优异的光、电特性,在纳米电子学,光电子学器件等方面有重要的应用价值而倍受关注.在一维半导体纳米材料中,ZnO因激子束缚能大(60meV),可在室温获得高效的紫外发光而成为近年来继GaN材料后的又一研究热点.外延生长一维纳米结构ZnO及其量子阱材料除因量子尺寸效应更适宜做室温紫外发光、激光材料与器件外,还因界面和量子限制效应而具有许多新奇的光、电、和力学特性,可应用于纳米光电子学器件,传感器及存储器件,纳米尺度共振隧道结型器件和场效应晶体管的研制和开发.文章着重介绍了目前ZnO一维纳米结构制备,一维ZnO纳米异质结构和一维ZnO/Zn1-xMgxO多量子阱结构的外延生长和研究进展.

关键词： ZnO一维纳米结构异质结多量子阱一维纳米线外延生长异质结构 ZnO 一维纳米结构纳米光电子学半导体纳米材料

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ZnS纳米棒阵列的结构和光学特性

发光学报 2005年第5期26卷 627-630页

作者：冯秋菊申德振张吉英梁红伟吕有明范希武中国科学院激发态物理重点实验室大连理工大学物理系辽宁大连116023

采用等离子体辅助的低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,在没有引入任何金属催化剂的条件下,在c平面的蓝宝石衬底上制备出高取向的ZnS纳米棒阵列。从样品的场发射扫描电镜(SEM)和透射电镜的照片(TEM)中可以看到,获得的ZnS纳米棒具... 详细信息

采用等离子体辅助的低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术,在没有引入任何金属催化剂的条件下,在c平面的蓝宝石衬底上制备出高取向的ZnS纳米棒阵列。从样品的场发射扫描电镜(SEM)和透射电镜的照片(TEM)中可以看到,获得的ZnS纳米棒具有均一的直径和长度,其直径和长度约为60,400 nm;X射线衍射(XRD)和选区电子衍射(SAED)谱指出获得的ZnS纳米棒为单晶的六角结构。此外,在光致发光(PL)谱中还观测到了发光峰位于335 nm强的近带边发射。

关键词： ZnS纳米棒金属有机化学气相沉积光致发光

金属有机化学气相沉积生长Zn_(1-x)Mn_xSe薄膜的发光和磁光性质

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发光学报 2006年第5期27卷 805-809页

作者：鞠振刚张吉英吕有明申德振姚斌赵东旭张振中李炳辉范希武中国科学院激发态物理重点实验室

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在GaAs衬底上生长了不同组分的Zn1-xMnxSe薄膜。X射线衍射和X射线摇摆曲线证明样品具有较好的结晶质量。在低温、强磁场下对样品的发光进行了研究,在带边附近观察到两个发光峰的相对强度随着磁场增... 详细信息

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在GaAs衬底上生长了不同组分的Zn1-xMnxSe薄膜。X射线衍射和X射线摇摆曲线证明样品具有较好的结晶质量。在低温、强磁场下对样品的发光进行了研究,在带边附近观察到两个发光峰的相对强度随着磁场增强发生了变化。通过变温光谱探讨了这两个发光峰的来源,并被分别归因于自由激子跃迁和与Mn有关的束缚态激子跃迁。同时随着磁场的增强,ZnMnSe带隙发光红移是由于类S带和类P带电子与Mn离子的3d5电子的自旋交换作用。

关键词： Zn1-xMnxSe 金属有机化学气相沉积(MOCVD) 光致发光磁光性质

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ZnO中Li相关缺陷结构性质

发光学报 2006年第4期27卷 509-513页

作者：徐群和康俊勇厦门大学物理系半导体光子学研究中心福建厦门361005

采用第一性原理量子力学分子动力学方法,基于32个原子的超原胞模型,计算了ZnO中各种L i相关缺陷的有关几何和电子结构。通过不同模型的计算分析表明,ZnO中L i杂质在间隙位上的总能比替位Zn格位的能量更低,但却形成施主能级。进一步通过... 详细信息

采用第一性原理量子力学分子动力学方法,基于32个原子的超原胞模型,计算了ZnO中各种L i相关缺陷的有关几何和电子结构。通过不同模型的计算分析表明,ZnO中L i杂质在间隙位上的总能比替位Zn格位的能量更低,但却形成施主能级。进一步通过构造L i替Zn位L iZn与不同本征缺陷所构成的复合体结构,并对模拟计算的结果进行分析比较得出,O反位OZn可与L iZn形成比L i间隙位更稳定的复合体,可高溶解度地稳定存在于ZnO中,并在禁带中产生受主能级,是较好的p型导电性候选缺陷。

关键词： ZnO 本征缺陷 Li掺杂第一性原理计算

用电化学沉积方法制备钴掺杂的氧化锌薄膜及其光学性质

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发光学报 2006年第6期27卷 949-952页

作者：曹萍李炳辉张吉英赵东旭吕有明姚斌申德振范希武中国科学院激发态物理重点实验室

通过选用乌洛托品作为络合剂,采用电化学沉积的方法成功地制备出钴掺杂的氧化锌薄膜。通过对样品的XRD表征,得出生长的样品为ZnO纤锌矿结构,并没有其他杂相峰,即没有出现分相;通过对样品XPS的分析显示Co离子在薄膜中以+2价的形式存在;... 详细信息

通过选用乌洛托品作为络合剂,采用电化学沉积的方法成功地制备出钴掺杂的氧化锌薄膜。通过对样品的XRD表征,得出生长的样品为ZnO纤锌矿结构,并没有其他杂相峰,即没有出现分相;通过对样品XPS的分析显示Co离子在薄膜中以+2价的形式存在;为进一步验证Co2+离子进入ZnO的晶格,对掺杂不同Co2+浓度的样品进行PL谱的测量,从发光光谱上可以看出随着掺杂Co2+浓度的增加,带隙逐渐变窄,发光峰位红移,证明Co2+部分取代了Zn2+而进入了ZnO晶格中。

关键词：氧化锌乌洛托品电化学沉积光致发光