ZnO1-xSx合金膜研究:结构、光学性质与S含量的关系

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"本文详细探讨了通过脉冲激光沉积法制备的单相ZnO1-xSx合金薄膜的结构和光学特性,重点关注带隙、晶格参数与硫含量的关系。研究发现,随着硫含量Xs从0增加到0.18,薄膜的晶格常数c和a逐渐增大,同时光学带隙减小。这些发现对于设计理想的ZnOS / MgZnO异质结构以及开发高性能的光电器件具有重要意义。" 在本文中,科研人员采用脉冲激光沉积技术在外延生长了高质量的ZnO1-xSx薄膜,其硫含量范围从0到0.18。ZnO1-xSx薄膜的结构分析表明,所有薄膜均保持了单一的纤锌矿结构,这一结果是通过X射线衍射(XRD)得出的。随着硫含量的增加,晶格常数c和a呈现出单调的扩张趋势,这意味着薄膜的晶格参数受到硫掺杂的影响,导致晶格的膨胀。这样的变化可能源于硫原子与锌和氧原子之间的化学键合性质差异。 光学性质方面,研究发现ZnO1-xSx薄膜的光学带隙从3.27 eV下降到2.92 eV,这反映了带隙工程的潜力。带隙的变化通常与材料的电子结构有关,硫掺杂可能导致能带结构的调整,进而影响带隙宽度。此外,还观察到了一个弯曲参数为2.91 eV的现象,这可能与能带的非线性行为或者材料的复杂能级结构有关。 这些结构和光学性质的改变对于设计新型光电器件至关重要。特别是,基于这些数据,可以预见到具有理想面内晶格匹配和最大势垒高度的ZnOS / MgZnO异质结构的可能性。这种异质结构能够促进载流子传输,提高器件效率,并且可能应用于太阳能电池、发光二极管(LED)或光电探测器等光电器件中。 这项研究揭示了ZnO1-xSx合金薄膜中硫掺杂如何影响其结构和光学特性,为未来开发高性能、优化的光电子应用提供了理论基础和实验依据。通过精细调控硫含量,可以实现对薄膜性能的定制,以满足特定应用的需求。这些深入的理解和发现将推动脉冲激光沉积技术在薄膜材料制备领域的进一步发展。