衬底温度对Zn_(0.85)Mg_(0.13)Al_(0.02O)薄膜结构和发光特性的影响

摘要

采用射频磁控溅射方法,在Si(111)基片上制备出Zn0.85Mg0.13Al0.02O薄膜。X射线衍射(XRD)证实Zn0.85Mg0.13Al0.02O薄膜为单相六角钎锌矿结构,衬底温度从室温升高到500℃,薄膜沿c轴择优生长。原子力显微镜(AFM)测量显示薄膜表面粗糙度随衬底温度的升高由9.32nm增加到19.94nm。荧光光谱仪(PL)测量显示薄膜在397nm附近有强的紫光发射,在486nm处有弱的蓝光峰,随衬底温度的升高紫峰强度提高15倍。在可见光范围内,薄膜平均透过率随衬底温度的升高由75%增加到95%,薄膜光学带隙分别为3.18,3.18和3.19eV。分析表明紫峰来自于自由激子复合,蓝峰由俘获在施主能级Zn填隙中的电子与俘获在受主能级Zn空位中的空穴复合而产生发光。