射频磁控溅射MgZnO合金薄膜结构和光学性能研究*1

张继德，马宏源，于　卓，董振江，辛春雨

(白城师范学院 物理学院，吉林 白城 137000)



射频磁控溅射MgZnO合金薄膜结构和光学性能研究*1

张继德，马宏源，于卓，董振江，辛春雨

(白城师范学院 物理学院，吉林 白城 137000)

摘要:采用射频磁控溅射技术在SiO2衬底上制备了MgZnO合金薄膜，分别用X-射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪分析了薄膜的结构、吸收特性和光致发光特性随Mg组分改变的影响.研究结果显示：所有MgZnO合金薄膜均表现为六角钎锌矿结构，(002)衍射峰峰位随Mg组分的增加向大角度方向移动；所有薄膜在可见区吸收较小且存在微小波动，而在紫外区出现强烈的带边吸收，且随Mg浓度增加吸收边蓝移；所有薄膜均存在较强的紫外发射峰，随着Mg组分的增加，发射峰峰值存在明显的向短波长方向移动.

关键词:磁控溅射；MgZnO合金薄膜；结构；光学性能

近些年，由于商业市场对蓝紫光等短波长光学器件需求激增，使得II-VI族化合物半导体材料及其三元合金材料备受关注[1-2].宽禁带直接带隙半导体材料ZnO作为II-VI族新型光电子材料，室温下禁带宽度3.37eV，激子束缚能高达60meV，具有较好的电学和光学特性，而且无毒无害、性能稳定[3-6].由于半导体材料MgO的禁带宽度达7.8eV，Mg及其氧化物无毒无害，而且，ZnO和MgO的晶格常数相近，形成的MgZnO三元合金材料晶格失配小(0.1%)，禁带宽度在3.37～7.8eV范围内可调，具有与ZnO相似的性质[1,2,7].所以，采用调节Mg组分的方法制备MgZnO合金材料，可以改善ZnO材料的紫外光透过率，较好地调整带隙宽度，调……