本文關(guān)鍵詞：ZnO單晶micro-PL及其在聲表面波器件的仿真研究

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【摘要】：氧化鋅作為繼GaN后出現(xiàn)的短波長(zhǎng)直接帶隙氧化物光電半導(dǎo)體材料,具有與GaN相似的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu),而且其激子能(室溫下為60 meV)遠(yuǎn)高于GaN,有利于實(shí)現(xiàn)室溫下電泵浦的激子發(fā)光,在固態(tài)照明和激光器等方面具有良好的應(yīng)用前景。另外,由于氧化鋅材料的高透射率、高電導(dǎo)率、高機(jī)電耦合系數(shù),ZnO非常適合用于制作透明場(chǎng)效應(yīng)晶體管、聲波器件、傳感器和太陽(yáng)能電池。ZnO單晶不僅具有良好的光電性質(zhì),其壓電特性也是非常優(yōu)越的,相比其他壓電晶體而言,ZnO單晶具有較高的機(jī)電耦合系數(shù)(大約為0.816%),其相速度為2683.9m/s。因此,將ZnO單晶應(yīng)用到聲表面波傳感器領(lǐng)域中,具有非常大的優(yōu)勢(shì)。本文首先介紹了ZnO單晶的光電性質(zhì)。通過(guò)Raman光譜實(shí)驗(yàn)、X射線衍射(X-Ray Diffraction,XRD)實(shí)驗(yàn)、光致發(fā)光(Photoluminescence,PL)實(shí)驗(yàn),深入研究了ZnO單晶的晶體取向,通過(guò)X-射線衍射光譜可以看出,其具有高度的c軸取向,結(jié)晶度較高;通過(guò)Raman光譜可以看出ZnO單晶的晶體結(jié)構(gòu),其發(fā)光性質(zhì)主要是有晶體內(nèi)部位于導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴之間的躍遷產(chǎn)生的,并且伴隨著晶體內(nèi)激子的復(fù)合作用,使其具有獨(dú)特的光致發(fā)光性質(zhì);ZnO單晶在不同溫度下的光致發(fā)光情況不同,從300K降低到50K,其發(fā)光特性越明顯,發(fā)光峰強(qiáng)度越大,帶寬越小,為ZnO單晶在器件方面的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。其次,介紹了聲表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、器件性能等;本文采用ZnO單晶作為聲表面波器件的壓電襯底,采用三維結(jié)構(gòu),利用COMSOL仿真軟件的特征頻率模塊對(duì)器件進(jìn)行仿真,提取出器件的正反特征頻率以及相關(guān)的器件特性,并分析了不同器件結(jié)構(gòu)對(duì)器件性能的影響。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN304.21;TN65

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本文編號(hào)：1284260