偏振紫外發(fā)光與探測(cè)在紫外偏振曝光、宇宙背景輻射探測(cè)、大氣分析等特種應(yīng)用領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。非極性a面ZnO材料,一方面因高的激子束縛能（60 meV）和寬的直接帶隙（3.37 eV）適合制備紫外波段光電器件;另一方面因天然具有偏振光學(xué)各向異性適合制備對(duì)偏振敏感的光電器件。能同時(shí)發(fā)光和探測(cè)的雙功能器件因結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單和集成度高在多功能器件領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。難以制備穩(wěn)定可靠的p-ZnO使得p-（Al）GaN經(jīng)常用作ZnO基發(fā)光二極管和探測(cè)器件的空穴注入層。為制備基于非極性a面ZnO材料的偏振發(fā)光、探測(cè)雙功能器件,需研究解決高質(zhì)量非極性a面p-AlGaN及n-ZnO材料制備困難;襯底/模板材料施加的應(yīng)力對(duì)材料偏振光學(xué)性質(zhì)影響規(guī)律;GaN/ZnO材料體系中為實(shí)現(xiàn)ZnO主導(dǎo)發(fā)光需引入異質(zhì)插入層導(dǎo)致ZnO材料晶體質(zhì)量惡化;發(fā)光和探測(cè)屬于相反的光電轉(zhuǎn)化過(guò)程,難以實(shí)現(xiàn)單片集成等諸多問(wèn)題。本論文以非極性a面p-AlGaN/n-ZnO材料外延生長(zhǎng)為基礎(chǔ),以實(shí)現(xiàn)光發(fā)射和光接收雙功能器件模型為目標(biāo),利用優(yōu)化的非極性面AlGaN和ZnO外延生長(zhǎng)工藝改善表面形貌提高晶體質(zhì)量;借助晶格失配的模板材料對(duì)ZnO... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：143 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

在不同劑量偏振紫外線曝光照射下薄膜分子取向各向異性的程度[10]

還需要通過(guò)偏振片解析出其中的 p 光和 s 光，分別進(jìn)行強(qiáng)度探測(cè)，最終完成偏振光信息的解析[13]。而圖1-2（b）所示的裝置中，強(qiáng)度探測(cè)依托于天然具有偏振探測(cè)能力的探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，則可省去偏振片或偏振調(diào)節(jié)光路，整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，在對(duì)重量和體積極為敏感的航天器上尤為有價(jià)值[14, 15]。

選擇性實(shí)現(xiàn)偏振光發(fā)射或光吸收。對(duì)此首先需了解 III-V 和 II-VI 族二元化合物半導(dǎo)材料的能帶結(jié)構(gòu)，其電子結(jié)構(gòu)的價(jià)帶一般主要來(lái)源于共價(jià)鍵軌道（s 和 p）。雖然導(dǎo)帶反鍵軌道組成，但當(dāng)從周期表的 IV 族進(jìn)一步向外移動(dòng)時(shí)，二元化合物半導(dǎo)體的離子性將會(huì)變強(qiáng)。其化合物通常會(huì)形成立方（閃鋅礦）和六方（纖鋅礦）晶體結(jié)構(gòu)，例如 Zn則更易形成纖鋅礦結(jié)構(gòu)。閃鋅礦和纖鋅礦結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別在于閃鋅礦是立方的，而鋅礦是在[111]方向（纖鋅礦中的 z 方向）上的立方體的變形。離子性效應(yīng)將讓更多的電子位于 V 族或 VI 族原子上，并使得其價(jià)帶上的電荷度具有更強(qiáng)的 s 和 p 特性。與僅具有共價(jià)鍵的材料相比，這種效應(yīng)還會(huì)在布里淵區(qū)緣產(chǎn)生間隙，即橫跨布里淵區(qū)域的扁平帶。ZnO 為直接帶隙材料，因此導(dǎo)帶底和價(jià)頂都位于 Γ 點(diǎn)。如圖 1-3 所示，ZnO 的導(dǎo)帶在 Γ 點(diǎn)處是 S 軌道，并且是自旋簡(jiǎn)并的前三個(gè)價(jià)帶是在閃鋅礦和纖鋅礦對(duì)稱性中因自旋-軌道相互作用分裂而成的 p 軌道。鋅礦對(duì)稱性也具有晶體場(chǎng)分裂特性。


本文編號(hào)：3410865