ZnO是一種光電性能優(yōu)異的Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體。作為一種自然界常見的氧化物,ZnO的材料成本相對較低,并且已經(jīng)實現(xiàn)了較大尺寸的單晶生長,因此,人們對其在藍光和紫外光電器件方面的應(yīng)用寄予厚望。但是,經(jīng)過二十余年的探索,尚未找到實現(xiàn)高質(zhì)量p型摻雜ZnO的有效方法,這嚴重阻礙了 ZnO在光電領(lǐng)域的實際應(yīng)用。此外,ZnO的基礎(chǔ)研究中仍存在一些懸而未決的物理問題,如可見熒光中的綠光（GL）帶、黃橘光（YL/OL）帶和紅光（RL）帶的起源以及熒光發(fā)射過程中形成的一些多級縱光學(xué)（LO）聲子結(jié)構(gòu)的物理機制等。目前,人們對這些問題的認識尚不明確,甚至存在一些互相矛盾的觀點。因此,深入研究這些基本科學(xué)問題,不僅可以在基礎(chǔ)物理層面上加深對ZnO發(fā)光過程的認識,而且在實際應(yīng)用層面上可以為發(fā)展ZnO基光電器件提供必要的科學(xué)依據(jù)。本論文以調(diào)控ZnO表面狀態(tài)為出發(fā)點,利用O2、H2氣氛退火和沉積SiO2薄膜進行表面鈍化等處理手段,制備了一系列具有不同表面狀態(tài)的單晶與多晶ZnO樣品,進而通過光致熒光（PL）譜及光致熒光激發(fā)（PLE）譜等方法系統(tǒng)研究了 ZnO在近帶邊（NBE）區(qū)和可見熒光區(qū)的熒光發(fā)射行為,重點... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１纖鋅礦ＺｎＯ的晶體結(jié)構(gòu)［２１］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｗｕｒｔｚｉｔｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＺｎＯ?［」】．??

?大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文???存在爭議［５，２８］，尚無定論。但由于Ａ與Ｂ價帶的分裂僅有？５?ｍｅＶ，并且二者的躍遷選??擇定則相同，因此這種討論對實際問題的影響并不大。一般認為，乂?ｒ９，５ｒ７，ｃｒ７的順序??更加合理［２６］。??ＣＢ?＼?ｆ?／?＋＋??＼?／?Ｚｎ?４ｓ??、「７??Ｅｌｃ??廠丄（?一一??￡｜｜ｃ??ＶＢ?６２Ｐ??’?＼?ｃ??圖１．２?ＺｎＯ的能帶結(jié)構(gòu)示意圖［２６］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＺｎＯ［２６］．??聲子是晶格振動的能量量子。ＺｎＯ的單胞中包括兩個Ｚｎ與兩個Ｏ原子，使得其聲??子色散曲線存在１２個分支。根據(jù)群論分析，布里淵區(qū)中心（ｒ點）的聲子模式包括２４?＋２及??＋?２＾２＋２＾，其中私與五２均為二重簡并模，零頻率的聲學(xué)聲子對應(yīng)了一個公與一個４??模式［２９］。在這些晶格振動模式中，說僅具有紅外活性，非極性的￡２模僅具有Ｒａｍａｎ活??性，極性的為與私模則同時具有Ｒａｍａｎ與紅外活性，這是因為纖鋅礦結(jié)構(gòu)不具有反轉(zhuǎn)??對稱性［３（）］。圖１．３展示了典型的纖鋅礦結(jié)構(gòu)光學(xué)聲子模的振動模式。對于非極性模（及??與５＋兩個Ｚｎ（０）原子按照平行反向的形式振動。對于極性模〇４ｉ與■Ｅｉ），兩個Ｚｎ（〇）??原子沿相同方向以相同振幅運動。極性的為與私還分別具有橫光學(xué)（ＴＯ）與縱光學(xué)（ＬＯ）??模。對于ＺｎＯ單晶樣品而言，根據(jù)對稱性，上述Ｒａｍａｎ模式僅在光的波矢與偏振方向??滿足特定關(guān)系時才可以被觀察到，具體見表１．２［３１］所示。其中，光路配置按照現(xiàn)有文獻??的通用標記方式表示，包括兩個括號外

僅有一些因選擇定則而不與光場耦合的激子態(tài)以純激子形式存在。與光耦合??的極化激元模型下，任意能量都至少有一個激子極化激元態(tài)存在，因此相應(yīng)的反射譜中??不存在全反射的能量區(qū)［３（）］。??ａ?ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ??Ｔ－?＾＝１??０３?ＴＯ??１?Ｅ，?Ｉ?５??０＞?Ｅ??ｔ?ｒ?ｊ????＇ｊＰ￣￣Ｋ?＝?ｋｅ＋ｋｈ??ｃ?ｉ?ｄ??“ＵＰ８，／??ｉＪＬ＾?Ｉ?ｌ??＾Ｉ??＾?ｒ?１?ｒ??＾０?Ｐ＂??ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ??圖１．４?ＺｎＯ帶間躍遷示意圖：⑷導(dǎo)帶與價帶間躍遷，（ｂ）激子態(tài)，（ｃ）激子極化激元態(tài)；圖（ｄ）是典型??的在極化激元效應(yīng)影響下的典型反射光譜［３（）］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｂａｎｄ－ｔｏ－ｂａｎｄ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?（ａ），?ｅｘｃｉｔｏｎ?ｓｔａｔｅｓ?（ｂ），?ａｎｄ?ｅｘｃｉｔｏｎ?ｐｏｌａｒｉｔｏｎ?ｓｔａｔｅｓ??（ｃ）；?ｆｉｇｕｒｅ?（ｄ）?ｓｈｏｗｓ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?ｐｏｌａｒｉｔｏｎ?ｅｆｆｅｃｔ＾０】．??ＺｎＯ中激子的本征能量可以由反射譜與吸收譜等實驗手段測出。在樣品溫度較高時，??反射與吸收光譜會由于聲子散射而出現(xiàn)顯著的均勻展寬，從而影響激子能量的測定。而??在低溫條件（＜ｌ〇Ｋ）下，聲子散射基本消失，此時光譜展寬基本僅由激子的橫縱分裂ｚｌｕ??決定。根據(jù)選擇定則，Ｘ與５激子在五丄ｃ時具有較強的振子強度，而Ｃ激子在五／／ｃ??－９－??


本文編號：2941150