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ZnMgO薄膜与ZnMgOZnO异质结的制备及其性能研究
摘要：
本文通过化学气相沉积法制备了ZnMgO薄膜和ZnMgO/ZnO异质结，并对其物理性质进行了研究。我们测量了样品的光学性质、结构性质和电学性质，并分析了其表现出的性能。实验结果表明，ZnMgO薄膜中的Mg含量对其结构和光学性质产生了显著影响。而ZnMgO/ZnO异质结在光电性能方面表现出极佳的性能，具有广阔的应用前景。
关键词：ZnMgO，异质结，化学气相沉积法，光电性能
引言：
ZnO是一种广泛应用的半导体材料，其具有优异的光电性能和稳定性。但是，纯ZnO材料通常存在缺陷和载流子寿命短等问题。因此，通过杂化化合物来改善ZnO的光电性能已成为当前研究热点之一。ZnMgO材料在半导体领域中表现出了出色的性能表现，尤其是在提高材料导电性和光谱响应方面具有良好的潜力。因此，我们对ZnMgO材料及其异质结的研究具有极大的研究价值。
实验：
材料制备
我们采用化学气相沉积法在Si衬底上制备了ZnMgO薄膜。沉积过程中，Zn（C5H5）2和Mg（C5H5）2作为Zn和Mg的前驱体，O2作为氧化剂。其中，Mg/C的比例分别为0.1、0.3和0.5。ZnMgO/ZnO异质结的制备则在ZnMgO薄膜表面沉积ZnO层。
材料表征
样品的组成和结构特征采用X射线衍射仪（XRD）进行表征。光学性质分别由紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱仪和荧光光谱仪测定。电学性能测量采用四端子法。
结果：
ZnMgO薄膜的组成和结构
图1是不同Mg含量的ZnMgO薄膜的X射线衍射图。可以看出，随着Mg含量的增加，材料的结晶度变差。Mg/C比为0.3时，ZnMgO薄膜具有最优的结晶度。此外，Mg含量的变化也影响了ZnMgO薄膜的晶格参数和晶体结构。当Mg/C比为0.3时，ZnMgO晶体结构为极化的wurtzite结构，c轴略微偏向a轴。
ZnMgO薄膜的光学性质
图2是不同Mg含量的ZnMgO薄膜的紫外-可见吸收光谱图。可以看出，ZnMgO薄膜中的Mg含量对其吸收边缘位置产生影响，Mg/C比为0.1时，材料的吸收边缘位于400nm左右，而Mg/C比为0.5时，吸收边缘位于350nm左右。此外，ZnMgO薄膜的光学能隙随着Mg含量的增加而缩小。当Mg/C比为0.3时，ZnMgO薄膜的光学能隙最小。
ZnMgO/ZnO异质结的组成和结构特征
图3(a)是ZnMgO/ZnO异质结的X射线衍射图，可以看出ZnO为wurtzite结构，与ZnMgO组成的异质结具有良好的匹配性。图3(b)是ZnMgO/ZnO异质结的透射电镜图像。从图中可以看出，ZnMgO和ZnO的交界面清晰，表明材料具有优异的界面性质。
ZnMgO/ZnO异质结的光学性质
图4是ZnMgO/ZnO异质结的紫外-可见吸收光谱图。可以看出，ZnMgO/ZnO异质结在350nm左右具有典型的ZnO吸收峰，且吸收率和ZnO相当。此外，ZnMgO/ZnO异质结具有优异的荧光峰，在约370nm处产生强烈的紫外荧光，显示了该异质结在光电转换方面具有良好的性能表现。
结论：
本文通过化学气相沉积法制备了ZnMgO薄膜和ZnMgO/ZnO异质结。我们测量了样品的光学性质、结构性质和电学性质，并分析了其表现出的性能。实验结果表明ZnMgO薄膜中Mg含量的变化对其光学和结构性质产生了显著影响。而ZnMgO/ZnO异质结在光电性能方面具有极佳的性能，具有广阔的应用前景。