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脉冲激光沉积法合成的共掺杂ZnSe薄膜的光学特性

DOI：10.1016/j.tsf.2019.137599 期刊：Thin Solid Films 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 研究了钴浓度对ZnSe:Co薄膜性能的影响。采用脉冲激光沉积法分别在25°C和800°C温度下于蓝宝石(Al2O3)衬底上制备了非晶态和晶态(ZnSe)1-xCox(x=0.1,0.3,0.5)薄膜。X射线衍射分析表明，随着钴浓度增加，平均晶粒尺寸减小而微应变和位错密度增大。进一步研究发现晶态薄膜的晶体相从单一立方闪锌矿结构转变为含少量六方纤锌矿相的混合结构。拉曼光谱和X射线光电子能谱显示当x值超过0.3时钴原子已掺入ZnSe晶格且样品达到过掺杂状态。随着钴浓度增加，由于未掺入晶格的钴杂质存在，薄膜平均透过率下降。同时薄膜禁带宽度Eg值从25°C时的3.17eV增至3.50eV，800°C时从2.86eV增至3.34eV。相较于未掺杂块体ZnSe(~2.7eV)的较大Eg值可归因于钴掺杂和量子限制效应。此外薄膜折射率随钴浓度提高而增大。通过单振荡器模型分析了色散能Ed、振子能Eo、静态折射率n0、静态介电常数ε0、振子强度So和振子波长λo等参数，发现这些参数均与(ZnSe)1-xCox薄膜中的钴浓度相关。
作者： Shufeng Li，Li Wang，Xueqiong Su，Yong Pan，Dongwen Gao，Xiaowei Han
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究钴浓度对ZnSe:Co薄膜性能的影响，包括结构、光学和形貌变化。

研究成果

研究表明，钴掺杂浓度显著影响ZnSe:Co薄膜的结构、光学及形貌特性。随着钴浓度增加，晶体相从立方结构转变为立方与六方结构的混合相。光学带隙和折射率随钴掺杂而增大，这归因于量子限域效应和钴掺入效应。

研究不足

该研究的局限性在于掺杂浓度范围（x=0.1至0.5）和衬底温度（25°C与800°C）。x>0.3时的过掺杂状态可能会影响薄膜特性。

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