[發(fā)明專利]一種提高氧化鋅薄膜紫外光致發(fā)光強(qiáng)度的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810111675.8
• 申請(qǐng)日: 2008-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101281949A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣毅堅(jiān);趙艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/00;H01L21/428;H01S5/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電材料領(lǐng)域，具體涉及一種提高氧化鋅薄膜紫外光致發(fā)光強(qiáng)度的方法。

背景技術(shù)

回顧半導(dǎo)體的發(fā)展歷程，隨著不同時(shí)期新材料的出現(xiàn)，半導(dǎo)體材料的應(yīng)用先后出現(xiàn)了幾次飛躍，從硅材料到砷化鎵，再到近年來(lái)新一代的寬帶半導(dǎo)體材料，由于其特殊性質(zhì)和潛在應(yīng)用前景使得寬帶半導(dǎo)體材料備受關(guān)注，而氧化鋅又是寬帶半導(dǎo)體材料中的研究熱點(diǎn)。氧化鋅是直接帶隙寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，室溫下的禁帶寬度為3.37eV，在紫外光探測(cè)和發(fā)射方面具有很好的應(yīng)用潛力。氧化鋅最吸引人的特點(diǎn)是它的激子束縛能特別大，為60meV，比室溫?zé)犭x化能26meV大得多。如此大的束縛能使得激子在室溫下不易被熱激發(fā)，理論上保證了氧化鋅在室溫下可以產(chǎn)生高效率的激子發(fā)射。因此，寬禁帶和高激子結(jié)合能使得氧化鋅具備了室溫下紫外光發(fā)射的有利條件，是制備光電子器件的優(yōu)良材料，尤其在紫外探測(cè)、LED、LD等領(lǐng)域極具開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的價(jià)值。

隨著納米技術(shù)和薄膜外延技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也是為了滿足器件微型化的要求，1997年日本和香港的科學(xué)家首次報(bào)道了氧化鋅薄膜室溫下的紫外光致發(fā)光和光泵浦激光，此后，氧化鋅薄膜迅速成為半導(dǎo)體光電材料領(lǐng)域研究的新熱點(diǎn)。眾多科學(xué)工作者圍繞氧化鋅薄膜開(kāi)展了大量工作，其最終目的是氧化鋅基光電器件的實(shí)現(xiàn)，而提高氧化鋅薄膜室溫下的紫外光致發(fā)光性能無(wú)疑是首要的任務(wù)。目前，一般采用改善薄膜生長(zhǎng)工藝以及后退火處理來(lái)提高氧化鋅薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，從而增加其紫外光致發(fā)光強(qiáng)度。但是，上述方法工藝流程復(fù)雜，不易控制，而且耗時(shí)較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種方便快捷的提高氧化鋅薄膜室溫下光致發(fā)光性能的方法。

本發(fā)明采用準(zhǔn)分子激光器作為高能輻照源，控制激光輸出能量密度，從而控制氧化鋅薄膜的紫外光致發(fā)光強(qiáng)度，具體包括以下步驟：

1)氧化鋅薄膜的預(yù)處理；

2)將預(yù)處理后的氧化鋅薄膜固定在電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，設(shè)定電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為10～40°/s；

3)選擇準(zhǔn)分子激光波長(zhǎng)248nm，設(shè)置脈沖頻率為1～5Hz；

4)調(diào)整光路，使得光斑位于薄膜樣品中心，調(diào)節(jié)輻照在薄膜樣品上的激光光斑大小和激光輸出能量，使作用于薄膜樣品上的激光功率密度為250～650mJ/cm²；

5)薄膜樣品固定在電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)，薄膜樣品和激光的位置均在轉(zhuǎn)臺(tái)的中心，設(shè)定激光脈沖數(shù)為30～100，轉(zhuǎn)動(dòng)樣品轉(zhuǎn)臺(tái)，激光輻照，脈沖輸出停止后，停止轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)束輻照。

其中，步驟4)中作用于薄膜樣品上的激光功率密度優(yōu)選450mJ/cm²。

本發(fā)明所用的氧化鋅薄膜為實(shí)售商品或可通過(guò)常規(guī)方法制得的氧化鋅薄膜；本發(fā)明所用的激光器為L(zhǎng)ambda?Physik?LPX305iF型KrF準(zhǔn)分子激光器，激發(fā)波長(zhǎng)248nm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1)時(shí)間短，最少激光作用幾秒鐘時(shí)間就可大幅度增加氧化鋅薄膜的紫外光致發(fā)光強(qiáng)度。

2)可控性強(qiáng)，重復(fù)性高。通過(guò)控制激光輻照功率密度，可以調(diào)控氧化鋅薄膜紫外光致發(fā)光強(qiáng)度。

3)操作簡(jiǎn)單，在常溫空氣下進(jìn)行制備操作。

附圖說(shuō)明

圖1、氧化鋅薄膜室溫下的紫外光致發(fā)光光譜。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所提供的激光輻照提高氧化鋅薄膜紫外光致發(fā)光強(qiáng)度的方法在常溫空氣氣氛下進(jìn)行。采用JY?HR800型顯微拉曼光譜儀測(cè)試激光輻照前后氧化鋅薄膜的紫外光致發(fā)光光譜，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1，電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)方式為一維轉(zhuǎn)動(dòng)。

對(duì)比例

1)氧化鋅薄膜的預(yù)處理：將氧化鋅薄膜依次用乙醇和去離子水各超聲清洗15min后，用吹風(fēng)機(jī)去除表面的水珠，以保證薄膜的表面潔凈，無(wú)污染；

2)激光輻照：激光輻照功率密度為0，即氧化鋅薄膜沒(méi)有經(jīng)過(guò)準(zhǔn)分子激光輻照。

實(shí)施例1

1)氧化鋅薄膜的預(yù)處理：同對(duì)比例中的步驟1)；

2)激光輻照：將預(yù)處理后的氧化鋅薄膜固定在電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)中心位置，設(shè)定電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為10°/s，選擇波長(zhǎng)248nm的KrF準(zhǔn)分子激光，設(shè)置脈沖頻率為5Hz，調(diào)整光路，調(diào)節(jié)輻照在樣品上的激光光斑大小并使得光斑位于樣品中心，調(diào)節(jié)激光輸出能量，使能量密度為250mJ/cm²，設(shè)定脈沖數(shù)為100，轉(zhuǎn)動(dòng)樣品轉(zhuǎn)臺(tái)，激光輻照，脈沖輸出停止后結(jié)束輻照。

實(shí)施例2