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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:葉蓉霏
研究生(外文):Ye, Rong-fei
論文名稱:以電漿輔助式分子束磊晶法成長氧化鎂鋅磊晶薄膜與特性研究
論文名稱(外文):Growth and Characterization of ZnMgO Epitaxial Films Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy
指導教授:周武清
指導教授(外文):Chou Wu-Ching
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電子物理系所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:49
中文關鍵詞:分子束磊晶氧化鋅氧化鎂鋅
外文關鍵詞:MBEZnOZnMgO
相關次數:
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以氧化鎂及低溫氧化鋅做為緩衝層,利用電漿輔助式分子束磊晶系統在
藍寶石(0001)基板上成長氧化鋅與氧化鎂鋅磊晶薄膜。針對氧化鋅薄膜成長
調變鋅原子/氧離子流量比,研究氧化鋅薄膜的表面型態和光學特性。當鋅
流量為1.5×10-7 Torr 時,表面粗糙度約為0.5 nm,光激螢光訊號半高寬為
4.7 meV。而對於氧化鎂鋅薄膜成長,藉由調變鎂/鋅比例,研究表面粗糙度
及光學特性。當鎂含量增加時,表面粗糙度會呈現近線性增加,光激螢光
訊號會藍移到高能量。在鎂莫耳濃度為0.132 時,表面粗糙度為2.3 nm,發
光能量在3.603 eV,半高寬為41.4 meV。綜合氧化鋅和氧化鎂鋅磊晶薄膜
的結果,證明適當的II 族元素對VI 族元素流量比、加上低溫緩衝層及熱退
火可以改善薄膜平整度及光性。此研究可應用於製作高品質氧化鋅/氧化鎂
鋅多重量子井結構。
ZnO and ZnMgO epitaxial films were grown on c-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy using MgO and low
temperature-ZnO buffer layers. The dependence of surface morphology and emission properties of ZnO epilayers on Zn/O flux ratios was investigated. The root mean square (RMS) roughness of high quality ZnO epitaxial film is only 0.5 nm and the full width at half maximum (FWHM) of PL emission peak is 4.7 meV for Zn flux of 1.5×10-7 Torr. For the Zn1-xMgxO epilayers grown at various Mg/Zn ratios, the roughness increases nearly linearly and the emission energy exhibits blue-shift when Mg concentration increases. At x=13.2%, the roughness of Zn1-xMgxO epitaxy film is 2.3 nm. The photoluminescence emission energy is 3.603 eV and the FWHM is 41.4 meV. It implies the growth of high Mg concentration and high quality film was achieved. This study shows that the surface roughness and optical properties can be improved by optimizing the II/VI flux ratios, inserting low-temperature buffer layer and annealing process. The high quality ZnO and Zn1-xMgxO epilayers can be used to fabricate high quality ZnO/ZnMgO multiple quantum well structures.
中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iii
目錄 iv
第一章 導論 1
第二章 實驗設備與步驟 8
2.1 電漿輔助式分子束磊晶系統 8
2.2 樣品製備 9
2.1.1 樣品的前置及後續處理 9
2.1.2 氧化鋅薄膜成長 11
2.1.3 氧化鎂鋅薄膜成長 12
2.3 量測儀器與原理 13
2.3.1 光激螢光 13
2.3.2 穿透光譜 15
2.3.3 掃描式電子顯微鏡 16
2.3.4 原子力顯微鏡 17
第三章 結果與討論 20
3.1 氧化鋅薄膜 20
3.1.1 薄膜成長 20
3.1.2 表面型態分析 23
3.1.3 光性分析 24
3.2 氧化鎂鋅薄膜 33
3.2.1 薄膜成長 33
3.2.2 光性分析 35
3.2.3 表面型態分析 43
第四章 結論 46
參考文獻 47
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