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探讨中国传统文化在现代室内设计中的融合运用
中国传统文化历史悠久,凝聚着中国人民五千年来文明结晶,在民族发展历程中留下宝贝的历史痕迹,是东方文化史上的独特景观.在现阶段,人们在现代室内设计中更加注重对传统文化的融合运用,以赋予室内更多精神追求,也使得室内设计作品更加具有文化内涵与活动,对居者情操陶冶、品位提升帮助甚大.
作者单位：
福建省建筑设计研究院,福建福州,350001
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万方数据电子出版社ZnO薄膜的MOVPE法生长、掺杂及X光取向研究--《吉林大学》2004年博士论文
ZnO薄膜的MOVPE法生长、掺杂及X光取向研究
【摘要】：宽直接带隙Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料ZnO，由于其光电特性受缺陷影响较小，激子束缚能较高(60meV，GaN为25meV)，体材料可得，生长温度较低(可在200-700℃左右成膜，比GaN低几百度)，并且材料来源广泛、价格低廉，而成为继GaN之后在光电研究领域，极有希望用于紫外和蓝色发光器件的新型光电子材料。利用ZnO材料，可以制作紫外探测器、紫外发光管和激光器、高频表面声波器件、透明导电电极、微型传感器等，其在航天、通讯、卫生等高新技术领域和广阔民用领域都具有广泛的用途。制备ZnO薄膜的方法有很多，包括：溅射方法(sputtering)、金属有机气相外延(MOVPE)、分子束外延(MBE)、脉冲激光沉积(PLD)、原子层外延(ALE)、等离子体加强化学气相沉积(PECVD)、溶胶-凝胶法(soll-gel)、喷涂热解法(spray pyrolysis)、电子束蒸发法(e-beam evaporation)等等。从目前生长高质量ZnO薄膜、研究p型掺杂、制作ZnO发光二极管及ZnO材料的能带工程等方面来看，人们更多的还是把注意力集中在MOVPE、MBE、PLD以及溅射方法上。本论文即利用MOVPE方法，在不同的衬底Al_2O_3、CaF_2、GaAs上生长ZnO薄膜，采用独特的X射线衍射技术，首次深入分析了ZnO薄膜的生长取向偏差，并研究了外延生长过程中，生长温度和氧源流量对ZnO薄膜性质的影响，同时对ZnO薄膜的N掺杂以及p型ZnO薄膜的制备进行了研究。
实验中发现：在Al_2O_3衬底上生长的ZnO薄膜，其在外延生长过程中明显存在与c轴及与生长平面的取向偏差，偏离程度与生长温度密切相关，在550℃下生长的薄膜结晶质量较好，其柱状晶粒与c轴方向的偏差为2.7°，扭转相中a轴与生长平面的偏差为2.5°；在620℃下生长的薄膜结晶质量较差，其柱状晶粒与c轴方向的偏差为6.3°，扭转相中a轴与生长平面的偏差为14°，这主要是由于生长温度的升高加重了两种源的气相预反应，生成的ZnO粉末颗粒影响到衬底上薄膜的成核和进一步生长的缘故。以蓝宝石Al_2O_3(001)为衬底生长ZnO薄膜，二者的外延对应关系为：ZnO(001)//Al_2O_3(001)，ZnO[100]//Al_2O_3[110]，ZnO[100]//Al_2O_3[100]。同时发现，生长温度对ZnO薄膜的结构、形貌以及光电特性都有着显著的影响。600℃生长的薄膜，各晶
吉林大学博士学位论文
柱尺寸最小，薄膜表面起伏较大，而550℃生长的薄膜，晶柱不很明显，晶柱
间相互融合，薄膜表面起伏较小。但在600℃下生长的薄膜发光质量较好，其
光致发光谱中几乎看不到深能级发光峰，紫外峰与深能级发光峰强度比值可达
我们还发现:氧气流量的大小也明显影响薄膜的结构、表面形貌及其光电
特性。在当前生长条件下，增加氧气流量，Zno薄膜的结晶质量有所下降，由
单一c轴取向变为多取向薄膜，并且柱状晶粒尺寸减小，但薄膜表面更加光滑
平整。ZnO的光致发光特性同薄膜中的Zn、O组份配比密切相关，随着氧气流
量的增加，光致发光谱中紫外峰明显增强，而深能级峰明显减弱，二者峰强比
值达到148:1，薄膜的光学质量有所提高。氧气流量的增加，同时也使薄膜
的电阻率升高，载流子浓度和迁移率随之下降，Zno薄膜中的n型导电也许来
自于氧空位V。。
对ZnO薄膜的掺杂研究表明:NH3经射频源离化后，可以将N元素有效地
掺入到ZnO薄膜当中形成高阻薄膜，当NH3气流量为90sccm/min时，Zno:N薄
膜结晶质量较好，但为多种取向膜;XPS分析表明，掺入的N元素形成Zn一N
键，N原子替代0原子的位置而成为受主。
在CaFZ(1 11)衬底上，在国内，我们首次生长了较高质量的Zno薄膜，
薄膜为c轴择优取向，(002)面X射线衍射峰半峰宽只有0.18“，薄膜高度透
明，透过率超过90%，并且表面光滑平整，均方根粗糙度为6.744nm。 10K温
度下的PL谱中，可以明显观察到A、B自由激子的辐射复合发光峰，它们分别
位于3.374ev和3.385ev。PL谱中的主峰来自于施主束缚激子的辐射复合
(D0x)，其位于3.362ev。另外，我们还可以观察到受主束缚激子的发光峰(Aox)、
施主一受主对(DAP)的发光峰及自由激子、施主束缚激子(Dox)的声子伴线。Zno
薄膜显示n型电导，电阻率为114Ocm，载流子迁移率为15.7cmZ/Vs，载流子
浓度为3.50 X 10’sem一，。
在GaAS(001)衬底上，当生长温度为6 1 ooC，02流量为1 30Seem/min时，
生长的薄膜柱状晶粒尺寸较大，结晶较好，(002)衍射峰半高宽Fw阴为0.185
。。分析结果表明:生长过程中02流量的大小明显影响Zno/G aAs薄膜的光致
发光特性。02流量增加，会使紫外峰显著增强，深能级发光峰明显减弱，深能
级发光峰同氧空位密切相关。生长的ZnO/GaAS薄膜，在仇流量为180sccm/min
吉林大学博士学位论文
时，薄膜电子迁移率最高，为30.4。mZ/Vs，电阻率也最高，为647 Qcm，相应
载流子浓度最低，为1.ZX10‘4cm一，。
我们首次采用MOVPE技术，利用过量的氧消除Zno中的自补偿效应的方法，
成功制备了本征p一ZnO薄膜。实验中发现，氧气流量的大小是一个至关重要的
工艺参数。在当前生长条件下，当氧气流量高于1705。cm/min，得到的为p一Zno
薄膜。其最大载流子迁移率可达9.23cmZv一，s一，，相应的载流子浓度为
1.59x1016cm一，
【关键词】：【学位授予单位】：吉林大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2004【分类号】：TN304【目录】：
第一章 前言7-24
1．1 ZnO材料研究现状7-14
1．2 ZnO材料的性质及应用14-17
1．3 ZnO薄膜外延生长方法17-22
1．4 本论文的主要研究内容22-24
第二章 ZnO薄膜生长取向偏差的X光衍射分析24-48
2．1 生长ZnO薄膜的MOVPE系统简介24-28
2．2 ZnO薄膜的MOVPE生长28-29
2．3 ZnO薄膜生长取向偏差分析29-37
2．4 生长温度对ZnO薄膜表面形貌及光电特性的影响37-47
2．4．1 ZnO薄膜的表面形貌37-40
2．4．2 ZnO薄膜的光致发光特性40-44
2．4．3 Hall效应测量ZnO薄膜的电学特性44-47
2．5 本章小结47-48
第三章 Al_2O_3衬底上ZnO薄膜的生长、特性及掺杂研究48-65
3．1 O_2流量对ZnO薄膜性质的影响48-56
3．1．1 O_2流量对ZnO薄膜结晶性能的影响48-50
3．1．2 O_2流量对ZnO薄膜表面形貌的影响50-52
3．1．3 O_2流量对ZnO薄膜光致发光性能的影响52-54
3．1．4 O_2流量对ZnO薄膜电学性能的影响54-56
3．2 ZnO薄膜的N掺杂56-64
3．2．1 等离子体增强MOVPE系统生长NH_3掺杂的ZnO薄膜56-57
3．2．2 NH_3气流量对ZnO薄膜结晶特性的影响57-58
3．2．3 N掺杂ZnO薄膜XPS分析58-62
3．2．4 N掺杂ZnO薄膜的表面形貌62-63
3．2．5 N掺杂ZnO薄膜PL谱63-64
3．3 本章小结64-65
第四章 CaF_2及GaAs衬底上ZnO薄膜的生长及特性研究65-81
4．1 CaF_2衬底上ZnO薄膜的生长及特性65-73
4．1．1 CaF_2衬底上ZnO薄膜的生长65-66
4．1．2 ZnO／CaF_2薄膜的结晶特性66-67
4．1．3 ZnO／CaF_2薄膜的表面形貌67-68
4．1．4 ZnO／CaF_2薄膜的光透射谱68-70
4．1．5 ZnO／CaF_2薄膜的光致发光特性(PL谱)70-73
4．2 GaAs衬底上ZnO薄膜的生长及特性73-80
4．2．1 GaAs衬底上ZnO薄膜的生长73-74
4．2．2 GaAs衬底上ZnO薄膜的结构特性74-77
4．2．3 GaAs衬底上ZnO薄膜的光致发光特性77-78
4．2．4 GaAs衬底上ZnO薄膜的电学特性78-80
4．3 本章小结80-81
第五章 本征p型ZnO薄膜的生长及其特性研究81-93
5．1 p型ZnO薄膜的研究进展81-82
5．2 p型ZnO薄膜的制备82-83
5．3 本征p型ZnO薄膜的特性83-92
5．3．1 p-ZnO薄膜的结构特性83
5．3．2 p-ZnO薄膜的形貌特征83-85
5．3．3 p-ZnO薄膜的Hall测量85-88
5．3．4 p-ZnO薄膜的光致发光特性88-92
5．4 本章小节92-93
参考文献96-108
攻读博士学位期间发表的论文108-112
摘要112-115
ABSTRACT115-117
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