触媒反応により生成した高エネルギーH_2O を用いてサファイア基板上に成長したZnO結晶薄膜の光学特性

摘要

白金ナノ粒子表面での水素と酸素の発熱反応を利用して高エネルギーH_2O を生成、アルキル亜鉛ガスと衝突させ生成した高エネルギーZnOプリカーサを基板に供給、サファイアA面基板上にZnO結晶膜を成長させた。サファイア基板をリファレンスにしたサンプルの透過率は、可視・近赤外領域で95％以上と非常に透明であった。室温PL測定では3.29eVに半値幅104meV の強いバンド端発光を観測した。低温PL測定（5K）では3.3603eVに中性ドナー束縛励起子からの発光が最も強く見られ、その半値幅は1.0meVであった。また3.3757eVと3.4221eVに自由励起子によると考えられる発光FX_A（n＝1）、及びFX_A（n＝2）を観測した。%Optical properties of ZnO thin films, which were grown through a reaction between dimethylzinc and high-energy H_2O produced by a Pt-catalyzed H_2-O_2 reaction, were measured. The films were grown directly on a-plane (11-20) sapphire substrates at 773-873 K without a buffer layer. The optical transparency of the ZnO films in the visible and near-infrared regions was more than 95% of that of a substrate without ZnO film. Intense band-edge luminescence was observed at 3.29 eV at room temperature, and its FWHM value was 104 meV. The most intense PL peak at low temperature (5 K) was observed at 3.3803 eV, and was assigned to luminescence from donor bound excitons, the associated FWHM value being 1.0 meV. At the same time, free exciton peaks derived from FX_A (n = 1) and FX_A (n = 2) were observed.