研究目的
报道了采用分子束外延技术在4H-SiC衬底Si面无催化剂和缓冲层条件下生长ZnMgO纳米墙的生长条件与结构特性。
研究成果
通过分子束外延（MBE）技术已证实，在Si面4H-SiC衬底上外延生长高质量ZnMgO纳米晶材料具有可行性。研究表明，无需缓冲层和催化剂即可在SiC衬底上生长纳米墙结构。这些ZnMgO纳米墙呈现自组织生长特性，并沿SiC表面条纹形貌平行排列成行。X射线衍射分析显示，根据摇摆曲线极窄的半高宽值可判断，纳米墙沿ZnMgO的c轴方向高度取向生长。
研究不足
该研究聚焦于生长条件与结构特性，未进行广泛的器件应用测试。部分情况下纳米墙厚度系根据生长条件估算，而非直接测量所得。
1：实验设计与方法选择：
采用分子束外延（MBE）技术在4H-SiC衬底上无低温缓冲层生长了无催化剂自组装ZnMgO纳米墙。使用传统克努森池蒸发Zn和Mg元素。生长过程中衬底未旋转。
2：样品选择与数据来源：
使用4H-SiC衬底。生长前用HF清洗衬底以去除自然氧化层，并在缓冲室中于973K下脱气约1小时。
3：实验设备与材料清单：
配备Zn（6N）和Mg（6N）蒸发克努森池的分子束外延系统、氧等离子体源、4H-SiC衬底、用于清洗的HF。
4：实验步骤与操作流程：
将Zn束流调节至约6×10⁻⁷托，Mg束流调节至约2×10⁻⁸托。氧等离子体射频功率设为350W，生长温度设为823K。
5：数据分析方法：
采用X射线衍射（XRD）、光致发光（PL）和扫描电子显微镜（SEM）进行表征。XRD测量使用PANalytical X'Pert Pro MRD衍射仪配混合双反射Ge(220)单色器。SEM图像使用日立Su-70扫描电子显微镜测量。PL激发采用氩激光器的302.4nm谱线（20mW）。
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X-ray diffractometer
X'Pert Pro MRD
PANalytical
Analyze crystal quality of ZnMgO nanowalls and SiC substrate through XRD measurements
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Scanning electron microscope
Su-70
Hitachi
Measure SEM images to reveal morphology and arrangement of ZnMgO nanowalls
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Ar laser
Excite photoluminescence (PL) of ZnMgO structures using 302.4 nm line
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Molecular beam epitaxy system
Grow catalyst-free self-assembled ZnMgO nanowalls on 4H-SiC substrates
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