RF预处理对ZnO/Si生长的影响

人工晶体学报, 2006, 35(1): 91-94. doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2006.01.020

RF预处理对ZnO/Si生长的影响

姚然 ^1, , 朱俊杰 ^2, , 钟声 ^3, , 朱拉拉 ^4, , 傅竹西 ^5,

1.中国科学技术大学物理系,合肥,230026

2.中国科学技术大学物理系,合肥,230026

3.中国科学技术大学物理系,合肥,230026

4.中国科学技术大学物理系,合肥,230026

5.中国科学技术大学物理系,合肥,230026

基金项目: 中国科学院知识创新工程项目(KJCX2-SW-04-02) 国家自然科学基金(90201038;50472009;10474091)

关键词： ZnO , MOCVD , 预处理

Effect on Radio Freqency Plasma Pretreatment on ZnO/Si Thin Films

氧化锌是一种Ⅱ-Ⅵ族直接带隙的宽禁带半导体材料,其室温下的禁带宽度3.36eV,由于其具有紫外发光的特性,近来受到研究者的广泛关注.由于ZnO在高效率光散发设备和其它光学方面有应用前景,所以要进行高质量的ZnO薄膜制备的研究.由于晶格失配,ZnO/Si的异质结质量不高,现在主要应用过渡层或表面处理的方法进行改善.本文用MOCVD设备生长ZnO/Si薄膜,所用载气为N2,反应源为CO2和DEZ,衬底为Si(111)单晶外延片.除了对衬底进行常规的化学清洗以外,在生长前进行Ar RF的预处理,是氩离子对硅表面进行一定的破坏,处理能量从0～110W进行了梯度变化,再以同样的生长条件进行原位生长.对于样品我们分别作了XRD、PL、AFM测量,发现Ar RF预处理对薄膜结晶有很大影响,未作处理的样品一般呈多晶态,而处理后的样品在一定能量范围内晶格取向有显著提高,但随预处理能量达到一定限值后取向性被破坏,XRD测试图如1、2、3.预处理对于发光也有很大的影响,在一定能量范围内发光强度只随处理能量加大缓慢衰减,但在高能量状态下,发光明显减弱,峰位也随之变化.可见氩离子轰击硅表面形成了缺陷,这些缺陷在生长中顺延在ZnO部分,并且这些缺陷是发光淬灭中心,随能量的增加而增加.PL测试图如4.通过AFM分析样品的粗糙度,发现预处理对表面粗糙度有减低的作用,随着处理能量的增加,表面粗糙度下降.

参考文献

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[4]	Masaru Shimizu;Takuma Katayama;Yukio Tanaka;Tadashi Shiosaki Akira Kawabata .[J].Journal of Crystal Growth,1990,101:171-175.
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