脈沖激光沉積法制備的ZnO薄膜的電抽運(yùn)隨機(jī)激射.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶(3.37eV)，高激子束縛能(60meV)的直接帶隙半導(dǎo)體，且具有較高的光增益系數(shù)和折射率，被認(rèn)為是制備紫外隨機(jī)激光器的理想材料。ZnO薄膜的光抽運(yùn)隨機(jī)激射在1998年就被報(bào)道，而其電抽運(yùn)隨機(jī)激射直到近年來(lái)才被實(shí)現(xiàn)。以金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)器件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)ZnO薄膜的電抽運(yùn)隨機(jī)激射時(shí)，其性能與作為發(fā)光層的半導(dǎo)體薄膜以及絕緣層薄膜的性能有關(guān)，而薄膜的性能則在相當(dāng)程度上取決于薄膜的制備方法。本文采用脈沖激光沉積(PL

2、D)法制備了作為發(fā)光層的ZnO薄膜、作為絕緣層的Si3N4薄膜和MgO薄膜，并制備了基于上述薄膜的MIS器件。在此基礎(chǔ)上，研究了這些器件的電抽運(yùn)紫外隨機(jī)激射，取得了如下主要結(jié)果:
　　(1)采用PLD法以不同工藝參數(shù)在硅襯底上制備ZnO薄膜，研究了激光波長(zhǎng)、襯底溫度、氧分壓對(duì)ZnO薄膜形貌和光致發(fā)光等的影響。研究表明:使用Nd:YAG激光器355nm波長(zhǎng)激光制備的ZnO薄膜最為致密平整，而提高襯底溫度和氧分壓可以減少薄膜中的缺陷。

3、
　　(2)分別采用直流反應(yīng)和射頻磁控濺射法以及PLD法在硅襯底上制備ZnO薄膜，并制備成相應(yīng)的MIS器件。實(shí)驗(yàn)表明，以PLD法制備的ZnO薄膜為發(fā)光層的器件具有最低的紫外光隨機(jī)激射閾值電流和最高的輸出光功率。這是由于PLD法制備的ZnO薄膜中缺陷最少，從而顯著減少了紫外光在光散射過(guò)程中的光損耗。
　　(3)利用PLD法制備作為絕緣層的Si3N4薄膜，在硅襯底上制備了結(jié)構(gòu)為Au/Si3N4/ZnO的MIS器件。實(shí)驗(yàn)表明:提高