Влияние отжига в атмосфере атомарного кислорода на фотолюминесцентные и электрические свойства гидротермальных монокристаллов оксида цинка

Изучено влияние отжига в атмосфере атомарного кислорода на фотолюминесцентные и электрические свойства высококачественных монокристаллов оксида цинка (ZnO), выращенных гидротермальным методом. В спектре исходных образцов ZnО наблюдается серия узких линий в ультрафиолетовой области, а также длинноволновое излучение с максимумом при 510 нм. Обсуждается природа наблюдаемых полос. Измерения эффекта Холла указывают на то, что доминирующий донор в исходных образцах ZnO имеет энергию ионизации E_D = 67 мэВ и концентрацию
N_D = 3.6 × 10¹⁸ см^–3. После термической обработки в атмосфере атомарного кислорода при 600—700 °C в течение 1 ч N_D уменьшается до 3.7 × 10¹⁷ см^–3, тогда как E_D не изменяется. Монокристалл ZnO, отожженный при 800 °C, показывает проводимость p-типа с концентрацией акцепторов N_A = 2.7 × 10¹⁶ см^–3.

1. D. K. Sharma, S. Shukla, K. K. Sharma, V. Kumar. Mater. Today. Proc., 49 (2020) 3028—3035, doi: 10.1016/j.matpr.2020.10.238

2. J. C. Fan, K. Sreekanth, Z. Xie, S. Chang, K. V. Rao. Prog. Mater. Sci., 58 (2013) 874—985, doi: 10.1016/j.matsci.2013.03.002

3. K. Bandopadhyay, J. Mitra. RSC Adv., 5 (2015) 23540—23547, doi: 10.1039/c5ra00355e

4. Я. М. Зеликин. Вестн. ЛГУ, 10 (1966) 51—60

5. K. Vanheusden, C. H. Seager, W. L. Warren, D. R. Tallan, J. A. Voigt. Appl. Phys. Lett., 68 (1996) 403—405, https://pubs.aip.org/aip/apl/article-abstract/68/3/403/1059750/

6. В. А. Никитенко. Журн. прикл. спектр., 57, № 5-6 (1992) 367—385 [V. A. Nikitenko. J. Appl. Spectr., 57 (1992) 783—798], https://link.springer.com/article/10.1007/BF00663923

7. Ф. А. Крегер. Химия несовершенных кристаллов, Москва, Мир (1969)

8. G. D. Mahan. J. Appl. Phys., 54, N 7 (1983) 3825—3832, doi: 10.1063/1.332607

9. A. R. Hutson. Phys. Rev., 108 (1957) 222—230, doi: 10.1103/PhysRev.108.222

10. S. Tüzemen, E. Gür. Opt. Mater., 30 (2007) 292—310, doi: 10.1016/j.optmat.2006.10.031

11. Ü. Özgür, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reshchikov, S. Doğan, V. Avrtin, S. J. Cho, H. J. Markoç. J. Appl. Phys., 98 (2005) 041301, doi: 10.1063/1.1992666

12. D. C. Look. MRS Online Proc. Library, 957 (2006) 805, doi: 10.1557/PROC-0957-K08-05

13. D. Pfisterer, D. M. Hofmann, J. Sann, B. K. Meyer, R. Tena-Zaera, V. Munoz-Sanjose, Th. Frank, G. Pensl. Physica B, 376-377 (2006) 767—770, doi: 10.1016/j/physb.2005.12.192

14. D. C. Look, C. Coskun, B. Claflin, G. C. Farlow. Physica B, 340-342 (2003) 32—38, doi: 10.1016/j.physb.2003.09.188

15. B. K. Meyer, H. Alves, D. M. Hofmann, W. Kriegseis, D. Forster, F. Bertram, J. Christen, A. Hoffmann, M. Straßburg, M. Dworzak, U. Haboeck, A. V. Rodina. Phys. Status Solidi (b), 241 (2004) 231—260, doi: 10.1002/pssb.200490002

16. B. Q. Cao, M. Lorenz, A. Rahm, H. von Wenckstern, C. Czekalla, J. Lenzner, G. Benndorf, M. Grundmann. Nanotechnology, 18 (2007) 455707(1—5), doi: 10.1088/0957-4484/18/45/455707

17. А. Н. Георгобиани, М. Б. Котляревский, В. В. Кидалов, Л. С. Лепнев, И. В. Рогозин. Неорг. матер., 37, № 11 (2001) 1287—1291

18. J.-L. Zhao, W. Zhang, X.-M. Li, J.-W. Feng, X. J. Shi. Phys.: Cond. Matter., 18, N 5 (2006) 1495—1508, https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0953-8984/18/5/002

19. J. Li, S.-H. Wei, S.-S. Li, J.-B. Xia. Phys. Rev. B, 74 (2006) 081201(1—4), https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.74.081201

20. Y. Ma, G. T. Du, S. R. Yang, Z. T. Li, B. J. Zhao, X. T. Yang, T. P. Yang, Y. T. Zhang, D. L. Liu. J. Appl. Phys., 95 (2004) 6268—6272, https://pubs.aip.org/aip/jap/article-abstract/95/11/6268/471209

21. S. T. Tan, B. J. Chen, X. W. Sun, M. B. Yu, X. H. Zhang, S. J. Chua. J. Electron. Mater., 34, N 8 (2005) 1172—1176, https://link.springer.com/article/10.1007/s11664-005-0247-6

22. B. Lin, Z. Fu, Y. Jia. Appl. Phys. Lett., 79 (2001) 943—945, https://pubs.aip.org/aip/apl/article-abstract/79/7/943/1023183

23. S. B. Zhang, S.-H. Wei, A. Zunger. Phys. Rev. B, 63 (2001) 75205(1—7), https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.63.075205