Mg掺杂ZnO薄膜的结构和光致发光性能的变化

作者：贺臣; 刘宏玉; 罗婧; 邓玮杰; 张仁刚; 陈扬

来源：人工晶体学报, 2022, 51(12): 2071-2079.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2022.12.008

• ZnO
• 薄膜
• Mg掺杂
• 表面形貌
• 光致发光
• 退火
• 射频磁控溅射

为深入了解ZnMgO合金薄膜的结构与发光性能的关系，采用ZnO和MgO粉末球磨、冷压成型后再高温烧结的方式制靶，在石英基底上室温射频磁控溅射制备了Mg含量0%～8%(原子数分数)的ZnMgO薄膜，然后于400℃空气退火。采用X射线衍射仪表征薄膜的晶体结构，场发射扫描电子显微镜及附带的X射线能谱仪(EDS)观测薄膜颗粒形貌和化学成分，荧光分光光度计测试光致发光(PL)谱。结果发现：ZnMgO合金膜为纤锌矿hcp结构的固溶体，随Mg含量增加，形貌由近似圆形变为圆形和无规则多边形混合型，原因是(002)晶厚失去主导且长大速率被(101)和(110)超过；PL谱出现一个强的紫光峰(390～393 nm)和一个微弱的近红外峰(758～765 nm);随Mg含量的增加，紫光峰位先蓝移后红移，近红外峰位则发生红移；400℃空气退火后，所有峰位红移，强度显著增大。对退火处理前后出现的紫光峰和近红外峰的来源和变化规律进行了机制探讨。