1、氧化鋅(ZnO)作為一種新的半導(dǎo)體材料越來(lái)越吸引更多研究人員的關(guān)注，它的晶格常數(shù)為a=0.32533nm，c=0.52073nm，ZnO具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，每個(gè)鋅原子在四面坐標(biāo)系里都被四個(gè)氧原子圍繞著。由于(002)晶面的表面自由能最低，ZnO通常具有(002)取向性生長(zhǎng)。同時(shí)由于它具有寬禁帶(3.27eV)和高激子結(jié)合能(約60meV)等優(yōu)良的性能，使它在光電器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來(lái)過(guò)渡金屬(TM-transition-me

2、tal)摻雜ZnO的稀磁半導(dǎo)體更是研究熱點(diǎn)，更加展現(xiàn)了TM摻雜的ZnO的廣闊的應(yīng)用前景。 采用CS-400型三靶射頻磁控濺射儀在Si(111)和石英基片上成功制備了Zn1-xCrxO(x=0，0.03，0.09)薄膜，并對(duì)不同Cr摻雜量的ZnO膜進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的研究。薄膜的晶體取向和表面形貌用Rigaku D/Max-30C型X射線衍射(XRD)儀和Hitachi S-4700型掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行測(cè)量。XRD和S

3、EM測(cè)試結(jié)果顯示了Zn1-xCrxO(x=O，0.03，0.09)膜是單晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)的，且具有良好c軸擇優(yōu)取向。隨著Cr摻雜量的增多，晶粒尺寸減小，表面粗糙度下降，結(jié)晶質(zhì)量變高，同時(shí)通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)薄膜的晶格常數(shù)c也隨之增加。 利用JASCOV-570型紫外—可見(jiàn)光(UV-VIS)分光光度計(jì)來(lái)測(cè)量基片為石英的摻雜ZnO薄膜的透射或吸收光譜。在Zn1-xCrxO(x=0，0.03，0.09)薄膜的透射譜研究中，發(fā)現(xiàn)隨著Cr含量的增加使

4、得紫外區(qū)域的吸收邊將產(chǎn)生Burstein-Moss移動(dòng)。同時(shí)通過(guò)(ahv)2與hv關(guān)系圖發(fā)現(xiàn)隨著Cr摻雜量的增加，薄膜的帶隙寬度Eg也隨之增加。 在樣品的PL光譜上發(fā)現(xiàn)伴隨著Cr摻雜量的增加，392nm近紫外峰逐漸消失了，而419nm處的藍(lán)峰也逐漸藍(lán)移，且強(qiáng)度減弱了。通過(guò)分析得出：(1)由于Cr元素的摻雜改變了ZnO薄膜的帶隙能量，從而可能導(dǎo)致ZnO薄膜中存在的自由激子消失了，進(jìn)而使得392nm處的近紫外發(fā)光峰消失了；(2)隨著

5、Cr含量的增加，薄膜的晶粒尺寸變小，從而導(dǎo)致量子效應(yīng)增強(qiáng)，使該419nm處發(fā)光峰發(fā)生了藍(lán)移。 從樣品的M-H圖譜中很明顯可以看出，在5K和300K下，樣品Zn1-xCrxO(x=0.03，0.09)均顯示出了磁性，并發(fā)現(xiàn)樣品的磁化強(qiáng)度隨著Cr摻雜量的增加而增大，并且樣品在室溫(T=300K)下的磁化強(qiáng)度要明顯小于低溫(T=5K)下的情況。分析認(rèn)為樣品Zn1-xCrxO(x=0.03，0.09)的磁性很可能來(lái)源于Cr替代Zn的雙交