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硅酸盐学报 2010年第11期38卷 2105-2109页

作者：张希艳刘全生王玉霞柏朝晖王晓春孙海鹰长春理工大学光电功能材料教育部工程研究中心长春130022

采用射频磁控溅射法在Al_2O_3(001)衬底上制备了高Mg含量的Mg_xZn_(1-x)O薄膜,研究了Mg_xZn_(1-x)O薄膜的结构和光学性能。结果表明:Al_2O_3(001)衬底上Mg_xZn_(1-x)O薄膜的组分为Mg_(0.47)Zn_(0.53)O,薄膜呈六方纤锌矿结构,薄膜沿c轴方向取向生长,且c轴方向晶格增大0.0029 nm。薄膜的吸收边峰值位于292nm,对应的禁带宽度为4.24ev。薄膜平均粒径约为10～20nm,在深紫外-可见光激发下的荧光发射峰分别位于320nm和400nm附近。

关键词：氧化锌镁射频磁控溅射蓝宝石衬底透明薄膜

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高质量立方相ZnMgO的制备与紫外受激发射特性研究（英文）

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发光学报 2017年第7期38卷 905-910页

作者：张晗裴磊磊宿世臣广东省光电功能材料与器件重点实验室华南师范大学光电材料与技术研究所广东广州510631

利用脉冲激光沉积(PLD)设备在蓝宝石衬底上制备了高质量Zn_(1-x)Mg_xO单晶薄膜,并对其结构和光学特性进行了深入细致的研究。通过能量衍射谱(EDS)确认Zn_(1-x)Mg_xO薄膜的Mg组分为45%。在Zn0.55Mg0.45O薄膜的X射线衍射谱(XRD)中观测到... 详细信息

利用脉冲激光沉积(PLD)设备在蓝宝石衬底上制备了高质量Zn_(1-x)Mg_xO单晶薄膜,并对其结构和光学特性进行了深入细致的研究。通过能量衍射谱(EDS)确认Zn_(1-x)Mg_xO薄膜的Mg组分为45%。在Zn0.55Mg0.45O薄膜的X射线衍射谱(XRD)中观测到了明显的位于36.67°的衍射峰,对应的是(111)晶向的立方相ZnMgO。从透射光谱中可以看出,Zn0.55Mg0.45O具有陡峭的吸收边,没有发生相分离,在透射电镜图谱中也得到了证实。该ZnMgO薄膜还表现出了优异的光学特性,在Zn0.55Mg0.45O材料体系中实现了峰位位于310 nm的紫外光泵浦受激发射,其激光发射的阈值仅为22 k W/cm2。

关键词：氧化锌镁脉冲激光沉积阈值

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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

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宽禁带半导体光电导X射线探测器的制备与性能研究

宽禁带半导体光电导X射线探测器的制备与性能研究

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作者：徐乐杰中南民族大学

学位级别：硕士

X射线是一种波长极短的电磁波,具有很强的穿透能力,在工业无损检测、医学成像与放射治疗、安全系统和航空航天等领域应用广泛。日益增长的应用需求对X射线探测器提出了更高的性能要求。X射线探测技术从早期的胶片、量热计等传统探测方式... 详细信息

X射线是一种波长极短的电磁波,具有很强的穿透能力,在工业无损检测、医学成像与放射治疗、安全系统和航空航天等领域应用广泛。日益增长的应用需求对X射线探测器提出了更高的性能要求。X射线探测技术从早期的胶片、量热计等传统探测方式,逐渐发展出了热释光、辉尽性荧光、闪烁体等间接探测技术和电离室等直接探测技术。近年来,作为另一种新型直接探测技术的半导体X射线探测器因其优异的响应特性、良好的数字信号兼容性和耐辐照特性备受业界关注。但是,当前商用半导体X射线探测器的灵敏度、信噪比、响应时间、最低检测限等性能参数还有较大提升空间,研究具有高性能、低成本的半导体直接探测器用于X射线探测具有重要科学意义和技术价值。本论文首先采用数字源表、X射线加速器放射源、虚拟仪器平台等自主搭建了可远程操控的X射线光电响应测试系统,实现了对X射线探测器件性能参数的精确测量;通过对国内外现有研究成果的系统性调研,运用半导体物理和半导体器件理论,设计并研制了基于宽禁带半导体MgZnO和BiO的光电导型X射线直接探测器系列原型器件,系统研究了半导体物性、器件结构、制备工艺等对器件X射线探测性能的影响;综合分析了在6 MV硬X射线辐照下载流子输运、分离、复合与收集的过程与机理,探索了优化器件结构、提升探测性能的科学新方案。具体研究内容如下:(1)结合现有硬件设备与LabVIEW软件平台自主搭建了可远程操控的X射线探测器光电响应测试系统。硬件模块包含:作为X射线放射源的肿瘤放射治疗设备,实现数据采集的仪器数字源表,显示/存储数据的可实现远程控制的计算机;软件模块是基于LabVIEW创建的虚拟仪器控制系统。该测试系统实现了在黑暗和辐照环境下探测器的伏安特性、瞬态响应特性、恒定电压/电流测量等功能。(2)通过射频磁控溅射技术制备了系列MgZnO薄膜样品,以此为基础制备了金属-半导体-金属(M-S-M)结构的光电导型探测器原型器件,对吸收层物性和器件探测性能进行了表征,分析了影响机理。首先,研制了不同Mg组分的MgZnO吸收层的X射线探测器。结果表明,随着薄膜中Mg含量的增加,器件的信噪比(SNR)持续增大,灵敏度(R)先增大后减小;当x=0.188时,器件在6 MV、100 mGy/s剂量率辐照下,获得了最高R为64.5 nC/(Gy·cm),SNR高达260。R呈现该变化趋势的原因是:随着Mg含量的增加,MgZnO薄膜禁带宽度变大,有益于抑制热激发引起的暗电流增长;而由于Mg较低的原子序数以及Mg引起的MgZnO薄膜载流子传输特性的变化,在Mg含量过高时,器件的R下降。其次,研制了不同MgZnO吸收层厚度的探测器。结果表明,随着薄膜厚度的增加器件的R和SNR均呈现增大趋势,在吸收层厚度为292 nm时具有最高的R为89.8 n C/(Gy·cm)。产生该现象的原因是:随着薄膜厚度的增加,晶粒尺寸增加,晶界散射减少,从而导致了吸收层薄膜迁移率的增加和薄膜的电阻率增大。最后,研制了不同衬底温度的MgZnO探测器。结果表明,随着衬底温度升高,器件的R和SNR呈现增大趋势,衬底温度为120℃时,器件R达到108.4 nC/(Gy·cm),SNR为303,响应和恢复时间分别为0.2/0.3 s,最低检测限低于6.67mGy/s。(3)使用高原子序数宽禁带半导体α-BiO制备M-S-M结构光电导型X射线探测器,探索了其在X射线探测领域的应用潜力。研究了衬底温度和溅射功率对BiO基X射线探测器性能的影响,X射线探测性能测试结果表明:(1)吸收层溅射功率为70 W时,器件具有最佳探测性能,R为24.6 nC/(Gy·cm),响应与恢复时间约为0.2/0.4 s,SNR为61,最低检测限低于6.67 mGy/s,且该器件在不同X射线剂量率下的净光电流呈线性变化;(2)衬底温度为50℃的器件显示出最高R为25.3 nC/(Gy·cm),SNR为50。以上结果表明,BiO基X射线探测器具有对高能X射线的探测潜力。本论文通过宽禁带半导体光电导型X射线直接探测器的结构设计、器件研制与性能表征,获得了具有良好响应度、较短响应时间、较高信噪比的硬X射线探测器件,探明了MgZnO、BiO等宽禁带半导体物性和器件结构对X射线探测性能的影响机理,为X射线及高能辐射探测技术领域相关研究提供了科学参考。

关键词： X射线探测器宽禁带半导体氧化锌镁氧化铋

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