ZnO单晶micro-PL及其在声表面波器件的仿真研究

发布时间：2017-12-13 07:15

  本文关键词：ZnO单晶micro-PL及其在声表面波器件的仿真研究

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【摘要】：氧化锌作为继GaN后出现的短波长直接带隙氧化物光电半导体材料,具有与GaN相似的晶体结构和能带结构,而且其激子能(室温下为60 meV)远高于GaN,有利于实现室温下电泵浦的激子发光,在固态照明和激光器等方面具有良好的应用前景。另外,由于氧化锌材料的高透射率、高电导率、高机电耦合系数,ZnO非常适合用于制作透明场效应晶体管、声波器件、传感器和太阳能电池。ZnO单晶不仅具有良好的光电性质,其压电特性也是非常优越的,相比其他压电晶体而言,ZnO单晶具有较高的机电耦合系数(大约为0.816%),其相速度为2683.9m/s。因此,将ZnO单晶应用到声表面波传感器领域中,具有非常大的优势。本文首先介绍了ZnO单晶的光电性质。通过Raman光谱实验、X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)实验、光致发光(Photoluminescence,PL)实验,深入研究了ZnO单晶的晶体取向,通过X-射线衍射光谱可以看出,其具有高度的c轴取向,结晶度较高;通过Raman光谱可以看出ZnO单晶的晶体结构,其发光性质主要是有晶体内部位于导带电子和价带空穴之间的跃迁产生的,并且伴随着晶体内激子的复合作用,使其具有独特的光致发光性质;ZnO单晶在不同温度下的光致发光情况不同,从300K降低到50K,其发光特性越明显,发光峰强度越大,带宽越小,为ZnO单晶在器件方面的应用提供理论基础。其次,介绍了声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)传感器的结构、工作原理、器件性能等;本文采用ZnO单晶作为声表面波器件的压电衬底,采用三维结构,利用COMSOL仿真软件的特征频率模块对器件进行仿真,提取出器件的正反特征频率以及相关的器件特性,并分析了不同器件结构对器件性能的影响。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304.21;TN65

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本文编号：1284260