华南师范大学 光电子材料与技术研究所, 广东 广州 510631
基于密度泛函理论的第一性原理,分析了Al-N共掺杂ZnO的电子结构和光学性质。计算了Al-N复合体共掺ZnO的结合能,发现Al-N复合体可以在ZnO中稳定存在,因此Al-N共掺可以提高N在ZnO的固溶度。研究表明：N掺杂ZnO体系, 由于N-2p和Zn-3d态电子轨道杂化作用, 在费米能级附近引入深受主能级, 价带顶和导带底发生位移, 导致禁带宽带变窄。而Al-N共掺杂体系,适当控制Al和N的比例, 克服了N单掺杂时受主间的相互排斥,降低了受主能级,对改善ZnO的p型掺杂有重要意义。在Al-N共掺ZnO中,Al的引入,导致共掺体系的禁带宽度减小,吸收带边红移,实验现象证实了这一结果。
Al-N共掺杂 电子结构 光学特性 Al-N codoped wurtzite ZnO ZnO electronic structures optical properties
1 浙江大学物理系,浙江,杭州,310027
2 中国科学院上海微系统与信息技术研究所,信息功能材料国家重点实验室,上海,200050
用电子束蒸发反应沉积在Si(111)衬底上低温生长了立方MgZnO薄膜和高度C-轴取向的ZnO薄膜.X-射线光电子能谱(XPS)结果表明,立方MgZnO薄膜中的Mg含量比靶源中的高.紫外光致荧光谱(UVPL)测试显示,与ZnO相比MgZnO的荧光峰从393nm蓝移至373nm,这可能与MgZnO的带隙变宽有关.对ZnO薄膜的研究还发现,生长过程中充O2与否对ZnO发光特性的影响显著,不充O2时样品的紫外荧光峰较之充O2条件下制得的样品发生红移.
六方ZnO晶体薄膜 立方MgZnO晶体薄膜 紫外光致荧光谱(UVPL) X-射线光电子能谱(XPS). wurtzite ZnO film cubic MgZnO film UV-Photoluminescence XPS.
