王玉超，吴天准*，张权林，陈明明，苏龙兴，汤子康，2*

(1.中山大学理工学院 光电材料国家重点实验室，广东 广州 510000;2.香港科技大学 物理系，香港)

1 引 言

ZnO 是第三代半导体的代表性材料之一，具有很大的禁带宽度(3.37 eV)和很高的激子结合能(60 meV)，在蓝紫色发光二极管、深紫外探测器等方面具有广阔的应用前景。理论与实验结果都表明，通过Mg、Be 等元素的掺杂，ZnO 禁带宽度能够在很大范围内进行调节，从而可以实现紫外至日盲区的探测［1-4］。自1998年Ohtomo 等［5］采用脉冲激光沉积方法首次成功制备出六方纤锌矿结构MgZnO 薄膜以来，MgZnO 薄膜作为一种新型光电半导体材料受到越来越多的关注。MgZnO合金是由一定组分的MgO 与ZnO 材料固溶而成，但是因为MgO 为立方结构，ZnO 为六方结构，所以当Mg 含量较低时，MgZnO 合金薄膜能够保持六方结构;当Mg 含量增加并超过一定值时，薄膜将发生相变转变为立方结构［6-10］。

鉴于MgZnO 半导体材料的巨大应用前景，本文运用分子束外延设备生长了不同Mg 组分的高质量MgZnO 薄膜，采用变温光致发光、变温拉曼光谱和X射线衍射(XRD)等表征方法详细研究了MgZnO 薄膜的紫外发光特性。研究发现，在确定MgZnO 合金材料相变时，拉曼光谱比传统X 射线衍射具有更高的灵敏度。拉曼光谱A1(LO)声子模频移与Mg 含量在一定范围内成线性变化关系，这为确定材料中的Mg 含量以及材料相变提供了一种简单快捷的方法。随着薄膜中Mg 含量的增加，在510 cm－1位置附近出现了与Mg 元素的掺入有关的新的拉曼光谱振动模。Mg0.057Zn0.943O 样品的A1(LO)、A1(2LO)声子模峰位随温度的升高均往小波数方向移动，并且相应声子模半高宽出现一定的展宽，对于这种现象我们也给出了一定的理论分析。……