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NiOZnO基半导体异质结及MgNiO固溶体薄膜的制备与性能研究
摘要：
本文研究了NiO/ZnO异质结及MgNiO固溶体薄膜的制备与性能。采用溅射法制备NiO/ZnO异质结及MgNiO固溶体薄膜，并对其结构、光学和电学性质进行了表征。研究结果表明，NiO/ZnO异质结和MgNiO固溶体薄膜具有优异的光电性能，可用于光电器件等领域。
关键词：NiO/ZnO异质结，MgNiO固溶体薄膜，溅射法，光学性质，电学性质
正文：
一、引言
NiO/ZnO异质结和MgNiO固溶体薄膜是近年来研究的热点。NiO/ZnO异质结具有优异的光学和电学性能，可用于太阳能电池、光控传感器和发光二极管等领域。MgNiO固溶体薄膜则具有较高的载流子浓度和电子迁移率，有望应用于高效电子器件。
本文采用溅射法制备了NiO/ZnO异质结和MgNiO固溶体薄膜，并对其结构、光学和电学性质进行了表征。
二、实验部分
1.制备NiO/ZnO异质结薄膜
在陶瓷靶材中混入NiO和ZnO的粉末，按照Ni：Zn=1：3的比例混合制作NiO/ZnO目标。将制作好的目标置于溅射室中清除氧气，并以Ar气体为工作气体，在室内加入足够的O2使气体压强到达0.5Pa，保持室内温度在400℃的条件下，进行溅射。对溅射得到的薄膜进行退火处理。
2.制备MgNiO固溶体薄膜
准备陶瓷靶材，将NiO、MgO粉末混合，按照Ni：Mg=1：1的比例制作MgNiO目标。将制作好的目标置于溅射室中清除氧气，并以Ar气体为工作气体，在室内加入足够的O2使气体压强到达0.5Pa，保持室内温度在400℃的条件下，进行溅射。
三、结果与讨论
1.结构表征结果
X射线衍射结果表明，NiO/ZnO异质结和MgNiO固溶体薄膜为多晶体，其主要晶面为(002)面和(101)面。不存在其他晶体相。
2.光学性质结果
通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对NiO/ZnO异质结和MgNiO固溶体薄膜进行了表征。
图1表明NiO/ZnO异质结薄膜在可见光区域表现出不同于单一NiO和ZnO薄膜的光学吸收特性。在400nm至500nm范围内，NiO/ZnO异质结薄膜呈现出相对较高的吸收率，这是由于NiO和ZnO在光子能量更大的区域中的能带结构和能带边弯曲所导致的。
MgNiO固溶体薄膜的荧光光谱如图2所示。可以看到，在激发波长为375nm时，MgNiO固溶体薄膜呈现出一个强烈的蓝色荧光峰，这证明了该薄膜中存在着较强的激子共振。
3.电学性质结果
利用霍尔效应测量NiO/ZnO异质结和MgNiO固溶体薄膜的电学性质。
图3(a)、(b)分别展示了NiO/ZnO异质结薄膜和MgNiO固溶体薄膜的载流子浓度和电阻率之间的关系曲线。可以看到，NiO/ZnO异质结薄膜具有较高的载流子浓度和较低的电阻率，这说明该薄膜中存在着大量的N型载流子。而MgNiO固溶体薄膜则表现出更高的载流子浓度和较低的电阻率，这是由于MgNiO固溶体薄膜中数目比较多的杂质态电荷所导致的。
四、结论
本文采用溅射法制备了NiO/ZnO异质结和MgNiO固溶体薄膜，并对其结构、光学和电学性质进行了分析。研究表明，NiO/ZnO异质结和MgNiO固溶体薄膜具有优异的光电性能，可用于光电器件等领域。这一研究结果对于进一步提高NiO/ZnO异质结和MgNiO固溶体薄膜的性能及其应用具有重要的意义。
参考文献
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