Bandlücken-Engineering in kurzperiodischen CdO/MgO-Supergittern: Experimentelle und theoretische Einblicke

Zusammenfassung

Trends im Verhalten von Bandlücken in kurzperiodischen Supergittern (SLs), bestehend aus CdO- und MgO-Schichten, wurden experimentell und theoretisch für verschiedene Dicken der CdO-Unterschichten analysiert. Die optischen Eigenschaften der SLs wurden durch Transmissionsmessungen bei Raumtemperatur im Wellenlängenbereich 200–700 nm untersucht. Die direkte Bandlücke von {CdO/MgO} SLs konnte von 2,6 auf 6 eV eingestellt werden, indem die Dicke der CdO-Schicht von 1 auf 12 Monolagen variiert wurde, während die MgO-Schichtdicke konstant bei 4 Monolagen gehalten wurde. Die erhaltenen Werte für direkte und indirekte Bandlücken sind höher als die theoretisch mit einer ab-initio-Methode berechneten, folgen aber demselben Trend. Röntgenmessungen bestätigten die Anwesenheit einer Felsalzstruktur in den SLs. Zwei orientierte Strukturen (111 und 100), gewachsen auf c- und r-orientierten Saphirsubstrate, wurden erhalten. Die gemessenen Gitterparameter nehmen mit der CdO-Schichtdicke zu, und die experimentellen Daten stimmen mit den berechneten Ergebnissen überein. Diese neue Art von SL-Struktur könnte für den Einsatz in sichtbaren, UV- und tiefen UV-Optoelektronik geeignet sein, insbesondere weil die Energielücke durch Modulation der Unterschichtdicke in den Supergittern präzise über einen weiten Bereich kontrolliert werden kann.

Einleitung

Breitbandlücken-Halbleiter wie Oxide und Nitride repräsentieren eine Familie von Halbleitern von entscheidender Bedeutung für die moderne Optoelektronik, da sie in kurzwelligen Leuchtdioden, Laserdioden und optischen Detektoren sowie in Hochleistungs-, Hochtemperatur- und Hochfrequenz-Elektronikbauteilen wie Feldeffekttransistoren eingesetzt werden [1]. Die Energiebandlücke ist ein Schlüsselfaktor in vielen Wissenschaftsbereichen, wie Photovoltaik und Optoelektronik. Ternäre Legierungen können als zufällige Kristalle oder quasi-kristalline kurzperiodische Supergitter erhalten werden [2–5]. Im Fall von zufälligen Kristallen gibt es in einigen Systemen ein erhebliches Problem bei der Gewinnung von Materialien im gesamten Zusammensetzungsbereich ohne Phasen- und Konzentrationsseparation. Diese Art von Problem wurde im Fall von ZnMgO- und ZnCdO-Oxidsystemen berichtet [6], insbesondere weil ZnO normalerweise in einer Wurtzitstruktur kristallisiert, während sowohl CdO als auch MgO in einer felsalzartigen kubischen Struktur kristallisieren [7]. Daher hat sich die Gewinnung homogener Legierungen ohne Kristallphasensegregation im mittleren Zusammensetzungsbereich als Herausforderung erwiesen. Dies betrifft nicht nur Oxide; ein ähnliches Problem wurde beispielsweise auch bei InGaN berichtet [8].

CdO mit einer Felsalzkristallstruktur ist eines der transparenten leitfähigen Oxide (TCOs). Einer der Hauptnachteile von CdO ist seine relativ kleine intrinsische direkte Bandlücke von nur 2,2 eV. Obwohl der Burstein-Moss-Effekt, verursacht durch freie Träger im Leitungsband, die Absorptionskante in stark dotiertem CdO auf etwa 3 eV verschieben kann [9, 10], ist dies für photovoltaische Anwendungen, die den UV-Teil des Sonnenspektrums nutzen, immer noch nicht ausreichend. Daher wird die Öffnung der CdO-Bandlücke die Aussichten für Solarzellentechnologien verbessern. Die Abschaltarbeitswellenlänge solarblinder UV-Detektoren sollte kürzer als 280 nm sein, was einem Bandlückenwert von 4,5 eV entspricht [11], was viel größer ist als beispielsweise die Bandlücke von reinem CdO und ZnO (3,37 eV). Daher ist die Öffnung der CdO-Bandlücke auch für diesen Bereich entscheidend.

Die Verwendung von Supergittern kann eine viel präzisere Kontrolle der Zusammensetzung ermöglichen, und hochwertige ternäre Legierungen in einem weiten Zusammensetzungsbereich können in vielen Halbleitersystemen erhalten werden [2, 5, 12, 13]. Bandlücken-Engineering, entscheidend für das Design optoelektronischer Bauelemente, kann in SLs durch Variation der Schichtdicken realisiert werden [3, 14]. Eine direkte Bandlücke von 2,5 eV wurde für CdO berichtet, während im Fall von MgO eine Energielücke von 7,8 eV in einer Felsalzstruktur beobachtet wurde [15]. Theoretisch ist die felsalzartige kubische Struktur über alle (Mg,Cd)O-Zusammensetzungen stabil, wie von den Präferenzen der binären Oxide erwartet [16]. Normalerweise werden CdO-Schichten jedoch bei viel niedrigeren Temperaturen als MgO gewachsen; daher ist es ein Problem, homogene Mischkristalle über den gesamten Zusammensetzungsbereich zu erhalten. Aus diesem Grund ist die Anzahl der Berichte über CdMgO-Legierungen sehr begrenzt, und die Erhöhung der Cd-Menge kann zur Anwesenheit von zwei Zusammensetzungen führen, wie im Fall von CdMgO beschrieben, das durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) gewachsen ist [17]. CdMgO-Dünnschichten mit einem Gesamt-Mg-Gehalt von bis zu 44 % wurden durch Magnetron-Sputtern erhalten [18]. Im Fall von Schichten, die durch die gepulste Laserdepositionstechnik gewonnen wurden, wurde die Energiebandlücke von CdMgO auf 3,4 eV verschoben [19], während in polykristallinen In-dotierten CdMgO-Schichten der maximale Wert der Energielücke auf etwa 5 eV berichtet wurde [20]. Am anderen Ende des Zusammensetzungsbereichs wurden undotierte und 1 %, 2 % und 3 % Cd-dotierte MgO-Nanostrukturen durch die aufeinanderfolgende ionische Schichtadsorptions- und Reaktionsmethode (SILAR) gezüchtet [21]. Im gesamten Zusammensetzungsbereich wurden nur Nanopartikel erhalten, aber dennoch wird im Bereich eines Mg-Gehalts von 0,34 ≤ x ≤ 0,84 das Koexistieren von zwei Phasen von Cd-reichen und Mg-reichen Cd₁₋ₓMgₓO berichtet [22].

Neuere theoretische Arbeiten basieren auf Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen und befassen sich hauptsächlich mit den Eigenschaften der binären Verbindungen CdO und MgO, einschließlich der Untersuchung struktureller [23–25], elektronischer [26], spektroskopischer [27], optischer [28–30], magnetischer [31–35] oder anderer Eigenschaften dotierter Verbindungen [36–38]. Gorczyca et al. [13, 14] haben Untersuchungen zum Bandlücken-Engineering von ZnO/MgO-SL durchgeführt. Keine theoretische Untersuchung von CdO/MgO-Supergittern wurde in der Literatur berichtet, und diese Tatsache motivierte uns, sie zu untersuchen.

In unserer früheren Arbeit haben wir die Möglichkeit demonstriert, {CdO/MgO} SLs durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) zu erhalten [39]. In dieser Studie untersuchen wir experimentell und theoretisch Methoden zur Modulation der Transparenz von CdO-basierten TCOs durch Legierung dieses Materials mit MgO, einem größeren Bandlücken-Metalloxid mit derselben (felsalzartigen) Kristallstruktur. Wir züchteten {CdO/MgO} Supergitter-Quasialloys durch MBE im gesamten Zusammensetzungsbereich und zeigten, dass die Energielücke von 2,2 auf 6 eV erhöht werden kann, indem die CdO-Untergitterdicke in diesen Supergittern geändert wird.

Methoden

Kurzperiodische {CdO/MgO} SLs wurden durch plasmagestützte MBE (Compact 21 Riber) auf unterschiedlich orientierten Saphirsubstrate gewachsen: auf c- und r-Al₂O₃. Vor dem Wachstum wurden die Al₂O₃-Substrate chemisch gereinigt und in einer Pufferkammer bei 700 °C entgast. Die Substrate wurden dann in eine Wachstumskammer übertragen und bei 700 °C in Sauerstoff (Durchflussrate 3 ml/min) geglüht. Alle Mehrschichtstrukturen wurden bei 360 °C gewachsen. Dünne Schichten von CdO und MgO wurden sequenziell abgeschieden, und ihre Dicken wurden auf der Grundlage der Wachstumsbedingungen geschätzt (die Anzahl der Perioden in den einzelnen Proben wurde berechnet, um die gleiche endgültige Dicke der Proben zu erhalten). In der vorgestellten Probenreihe ist die Dicke der MgO-Unterschichten festgelegt, und wir variieren die Dicke der CdO-Schichten von ~1 bis ~12 Monolagen (ML).

Ein Panalytical X'Pert Pro MRD-Diffraktometer wurde verwendet, um Röntgenbeugungsanalysen (XRD) der Proben durchzuführen. Das Gerät ist mit einem hybriden Zwei-Bounce-Ge(220)-Monochromator, einem Drei-Bounce-Ge(220)-Analysator und zwei Detektoren ausgestattet: proportional und Pixcel. Zwei Arten von Messungen wurden durchgeführt: θ/2θ-Scans bei niedriger Auflösung in einem weiten Winkelbereich und Schaukelkurven, 2/ω-Scans und XRD-Reziprokraumkarten bei hoher Auflösung.

Optische Transmissionsspektren wurden bei Raumtemperatur mit einem Varian Cary 5000 Spektrophotometer im Bereich von 200 bis 700 nm erhalten. Eine Zwei-Kanal-Messtechnik wurde für Transmissionsmessungen der untersuchten Schicht verwendet. SL-Proben wurden in den Messkanal des Spektrophotometers gelegt, und das Substrat (r- oder c-orientierter Saphir) wurde in den Vergleichskanal gelegt.

Ergebnisse und Diskussion

Experimentelle Studie

Supergitterstrukturen mit 4 ML MgO und CdO-Untergitterdicken von 1 bis 12 ML wurden analysiert. Abbildung 1a, b zeigen die Vollbereichs-XRD-Scans für ausgewählte {CdO/MgO} SLs. Die θ/2θ-Muster wiesen zwei kristallographische Orientierungen des Substrats auf: [01-12] und [0001] (r-Orientierung und c-Orientierung). Wir beobachteten auch eine kubische Phase der {CdO/MgO} Supergitter SLs. Für die auf r-Ebene Saphirsubstrate gewachsenen Proben erhielten wir [100] {CdO/MgO} SLs-Orientierung und für die auf c-Ebene Saphirsubstrate gewachsenen Strukturen erhielten wir [111] {CdO/MgO} SLs-Orientierung. Wir beobachten keine anderen kristallographischen Phasen von {CdO/MgO} Materialien.

Für eine gründliche Analyse der {CdO/MgO} SLs wurden 2 Theta–Omega (2θ/ω) Scans im Hochauflösungsmodus gemessen. Für die auf r-Saphir gewachsenen SL-Strukturen untersuchten wir die 200{CdO/MgO} Röntgenbeugungsreflexion (Abb. 2a) und für die auf c-Saphir gewachsenen SL-Strukturen untersuchten wir die 111 {CdO/MgO} Röntgenbeugungsreflexion (Abb. 2b). Die durchgezogenen Linien in Abb. 2 zeigen die Messergebnisse. Supergitter-bezogene Satellitenpeaks sind in beiden Orientierungen deutlich sichtbar, was die gute Periodizität und Glätte der Grenzflächen bestätigt. Nullte-Ordnungspeaks, die die durchschnittlichen Parameter der SLs beschreiben, sind als S₀ markiert. Die Position des S₀-Peaks hängt von der CdO-Unterschichtdicke ab. Satellitenpeaks (S₁, S₂) sind in beiden Proben gut definiert. 2θ/ω XRD-Scans zeigen, dass der Hauptpeak aus der SL (S₀-Ordnungspeak) mit zunehmender Cd-Konzentration zu kleineren Winkeln verschoben wird. Dies deutet darauf hin, dass der Gitterparameter mit höherem Cd-Gehalt zunimmt.

Für jeden gemessenen 2θ/ω-Scan berechnen wir die 2θ/ω-Profile mit einem Anpassungsverfahren, das in [40] beschrieben ist. In Abb. 2 zeigen wir 2θ/ω XRD-Scan-Simulationen durch gestrichelte Linien. Das Simulationsverfahren basiert auf der dynamischen Theorie der Röntgenbeugung, beschrieben von Takagi und Taupin [41–43]. Wir verwenden die X'Pert Epitaxy Software der Firma Malvern Panalytical, um unsere 2θ/ω-Kurven zu simulieren. Die aus den simulierten Daten erhaltenen Ergebnisse haben wir in Tabelle 1 gesammelt.

Der wichtigste Parameter, den wir aus den XRD-Simulationen erhalten haben, ist die Dicke der einzelnen MgO- und CdO-Schichten in der SL-Struktur (Tabelle 1). Es ist deutlich sichtbar, dass die Dicke der MgO-Schicht für jede Probe 2 nm beträgt, wie es während des MBE-Wachstumsprozesses angenommen wurde. Für die CdO-Schichtdicken beobachten wir einige Unterschiede zu den angenommenen Parametern. Die in Tabelle 1 dargestellten Daten zeigen die neu berechnete Dicke der einzelnen CdO- und MgO-Schichten in SLs (aus XRD-Simulationen), ausgedrückt in ML-Mengen.

Die {CdO/MgO} Quasialloy-Schichten wurden mit einem UV-Vis-Infrarot-Spektrometer analysiert, um ihre Energiebandlücken zu untersuchen. Abbildung 3 zeigt die bei Raumtemperatur gemessenen Transmissionsspektren. Die Transmissionsabschneidekante verschiebt sich kontinuierlich zu kürzeren Wellenlängen, wenn die CdO-Unterschichtdicke abnimmt. Die Transmissionsabfälle im NIR-Bereich können mit freier Trägerabsorption und Plasmaspiegelung zusammenhängen [44]. Wie wir wissen, ist CdO hochleitfähig, im Gegensatz zu MgO. Wenn die relative Dicke von CdO im Vergleich zu MgO zunimmt, steigt höchstwahrscheinlich der Widerstand der Proben aufgrund der größeren Dicke der CdO-Unterschichten. Interessanterweise hängt der Transmissionsabfall von der Orientierung der SLs ab, was weitere Forschung erfordert. Die Energiebandlückenwerte (E_g) der SLs werden durch Extrapolation des Graphen von α² versus hν im Fall direkter Übergänge (Abb. 4a, b) und von α¹ᐟ² versus hν im Fall indirekter Übergänge abgeleitet, wobei α der Absorptionskoeffizient und ν die Photonenfrequenz ist, gemäß der Arbeit von Tauc [45]. In Proben mit höherer CdO-Dicke und damit relativ höherer Cd-Konzentration in der CdMgO-Legierung können wir zwei indirekte Bandlücken extrahieren, mit zwei linearen Bereichen wie in Abb. 4c, d gezeigt. Abbildung 4 zeigt, dass die Bandlücken von CdMgO mit der CdO-Dicke abnehmen. Die optischen Transmissionsmessungen demonstrieren, dass die direkte Energiebandlücke von {CdO/MgO} Quasialloys über einen Bereich von 2,6 bis 6 eV variiert werden kann.

Berechnungsmethode

Das Vienna ab Initio Simulation Package (VASP), basierend auf dem quantenmechanischen Dichtefunktionalformalismus, folgend früheren Untersuchungen, wurde in allen hier berichteten Berechnungen verwendet [46–48]. Die Optimierung der Ionenpositionen wurde in zwei Stufen durchgeführt, wobei verschiedene verallgemeinerte Gradientennäherungen (GGA) für die Austausch-Korrelationsenergie verwendet wurden. Ein Standard-Ebenenwellen-Funktional-Basissatz mit einer Energieabschneidung von 605 eV wurde verwendet. Das Monkhorst-Pack-Gitter (5 × 5 × 5) wurde für effiziente Integration im k-Raum verwendet [49]. Projector-Augmented Wave (PAW) Pseudopotentiale mit Perdew, Burke und Ernzerhof (PBE) Austausch-Korrelationsfunktionalen wurden in der Behandlung von Cd, Mg und O Atomen verwendet [50–52]. Ein elektronischer Selbstkonsistenz-(SCF)-Zyklus wurde für eine relative Energieänderung unter 10⁻⁷ beendet. Die ab-initio-Gitterparameter für Bulk-Oxide waren wie folgt: a_CdO = 4,783 Å, a_MgO = 4,236 Å. Diese Gitterparameter stimmen gut mit den durch Röntgenmessungen bestimmten Werten überein: a_CdO = 4,695 Å, a_MgO = 4,21 Å [15, 53]. Die Positionen der Atome wurden so lange entspannt, bis die Größe der auf ein einzelnes Atom wirkenden Kraft unter 0,005 eV/Å fiel.

Das PBE-Dichtefunktional liefert inkorrekte Werte für Bandlücken von Halbleitern. Mehrere Methoden wurden verwendet, um diesen Mangel zu beheben, wie die (GW)-Näherung [54], Hybride Funktionale mit Hartree-Fock-Korrektur [55] oder die halb-besetzte verallgemeinerte Gradientennäherung (GGA-1/2) [56]. In der berichteten Berechnung verwendeten wir das effizientere letztere Schema, vorgeschlagen von Ferreira et al. [56]. Spin-Orbit-Effekte wurden in diesen Berechnungen vernachlässigt, da die hochliegenden Valenzzustände und tief liegenden Leitungszustände zu einer kleinen Aufspaltung (in der Größenordnung von 10 meV) führen. Die berechneten Bandlücken von bulk MgO und CdO betrugen E_Γ(MgO) = 7,1 eV und E_Γ,L(CdO) = 2,55, 1,23 eV. Damit wurde eine zufriedenstellende Übereinstimmung mit tieftemperatur-Experimentellen Bandlücken erzielt: E_g(MgO) = 7,83 eV [15] und E_Γ, L(CdO) = ~2,5, 0,8–1,12 eV [57, 58]. Dies schließt die oben erwähnte zweite Stufe ab, in der die endgültigen Ergebnisse durch Anwendung der modifizierten GGA-1/2-Korrekturmethode auf Strukturen erhalten werden, in denen die Positionen der Atome und eine periodische Zellengröße in der ersten Stufe mit der PBE-Näherung bestimmt wurden. Die Bandstrukturen von bulk MgO und CdO für PBE- und GGA-1/2-Näherungen sind in Abb. 5 dargestellt. Man sieht, dass PBE den Wert der Energielücke unterschätzt, während sie in GGA-1/2 korrekt berechnet wird. Nach der Korrektur lag die Fermi-Energie zwischen dem Valenzbandmaximum (VBM) und dem Leitungsbandminimum (CBM). Die Bandlücke von CdO ist konsistent mit den experimentellen Messungen der Refs. [58] und [57], während die Energielücke von MgO konsistent mit Ref. [15] ist. Die Lage des Fermi-Niveaus in CdO ist die gleiche wie in einem theoretischen Modell basierend auf dem GW-Ansatz [59].

In der theoretischen Analyse von kohärenten CdO/MgO-Mehrfachquantenwellen verwendeten wir Strukturen, die in [001]-Richtung gewachsen sind. CdO- und MgO-Schichten waren vollständig verspannte, d. h. es gab einzelne gemeinsame Gitterkonstanten für die gesamte Struktur, und wir nahmen an, dass es keine Versetzungen oder Defekte an den Grenzflächen zwischen den beiden Materialien gab. Die Struktur wurde mit einem konjugierten Gradienten (CG) Algorithmus zur Kraftminimierung entspannt. Die Fermi-Energie war für die gesamte Struktur gemeinsam, und da sie nahe am CBM lag, wurde die Trägerkonzentration auf 10²⁰ cm⁻³ gesetzt. Wir berechneten gemeinsame Gitterkonstanten für Strukturen, die aus 4 ML MgO und CdO-Schichten von 2 bis 12 ML bestehen. Für diese Strukturen berechneten wir Energielücken zwischen verschiedenen Punkten in der Brillouin-Zone mit der GGA-1/2-Korrekturmethode. Abbildung 6 zeigt die Differenzen zwischen dem Minimum des Leitungsbandes und den Maxima im Valenzband an den X-, L-Punkten und einem Maximum, das nahe am X-Punkt liegt, aber leicht in Richtung des X-Punkts verschoben ist, das wir als ~X markiert haben.

Es ist offensichtlich, dass die Dehnung die berechnete Bandstruktur beeinflusst. In Abb. 7 zeichnen wir die in unseren Strukturen realisierten Dehnungsbedingungen. Aus den Plots folgt, dass CdO-Schichten in Wachstumsebenen von MgO-Schichten komprimiert werden, was das Material in Wachstumsrichtung streckt (Abb. 7a). Andererseits erwarten wir in-plane Zugspannung und out-of-plane Druckspannung der MgO-Schicht (Abb. 7b).

Vergleich von Experiment und Theorie

In Abb. 8 werden die erhaltenen Bandlückenenergien als Funktion der CdO-Schichtdicke mit den Ergebnissen unserer Berechnungen verglichen. Unsere experimentellen Punkte sind für die 100-Orientierung als gefüllte und für die 111-Orientierung als offene Symbole markiert. Durchgezogene schwarze, rote und blaue Linien stellen theoretisch erhaltene Werte von direkten und indirekten Bandlücken in Γ, X und ~M Punkten dar. Die experimentellen Daten sind etwas gestreut, spiegeln aber den theoretischen Trend wider. Die experimentellen Werte der Energielücken sind höher als die theoretisch vorhergesagten. Es sei angemerkt, dass im Fall von CdO-basierten Schichten mit einem Cd-reichen Bereich die Elektronenkonzentration normalerweise hoch ist [57, 60]. Es ist bekannt, dass eine Erhöhung der Trägerdichte zur Füllung von Zuständen im Band führt, wodurch der Absorptionsbeginn zu höheren Energien verschoben wird. Dieser Effekt wurde 1954 unabhängig von Moss [61] und Burstein [62] entdeckt und als Burstein-Moss-Verschiebung (BMS) bezeichnet. Daher sollte in CdO-basierten Materialien die Bandlückenrenormierung bis zu einer Elektronendichte von etwa 9 × 10¹⁸ cm⁻³ berücksichtigt werden. Wir erwarten, dass die BMS für SL-Strukturen mit größerer Dicke der CdO-Schichten höher sein wird. Ebenso kann die Spannung in SL-Schichten die gemessenen Bandlückenenergien beeinflussen; wie wir wissen, kann die Struktur bei dickeren MgO- und CdO-Unterschichten teilweise entspannt sein, während die Berechnungen für vollständig verspannte SLs durchgeführt wurden, d. h. einzelne Gitterkonstanten wurden für die gesamte Struktur verwendet, und wir nahmen an, dass es keine Versetzungen oder Defekte an den Grenzflächen zwischen den beiden Untergittermaterialien gab. Die Fermi-Energie war für die gesamte Struktur gemeinsam und lag in der Mitte der Energielücke, und so wurde die freie Trägerkonzentration auf null gesetzt. Berechnete Werte der B-M-Verschiebung in reinem CdO für eine Elektronenkonzentration von 2 × 10²⁰ cm⁻³ betragen etwa 300 meV, und daher sollten für Cd-reiche Strukturen bestimmte Werte (< 300 meV) von der gemessenen Energiebandlücke subtrahiert werden.

Im Fall der Röntgenbeugung subtrahierten wir auch durchschnittliche Gitterkonstanten für gemessene SLs. Die gemessenen Gitterkonstanten nehmen mit der CdO-Unterschichtdicke zu. Die erhaltenen Daten werden mit den theoretischen Berechnungen in Abb. 9 verglichen. Die experimentellen Werte sind kleiner als die berechneten Werte, aber die experimentellen Daten reproduzieren den theoretischen Trend.

Schlussfolgerungen

Zusammenfassend wurden {CdO/MgO} Quasialloys durch die MBE-Methode in zwei kristallographischen Orientierungen synthetisiert. Ihre Energiebandlücken- und Gitterkonstanteneigenschaften wurden experimentell und theoretisch untersucht. Die Energiebandlücke von {CdO/MgO} Quasialloys kann kontinuierlich in einem weiten Bereich von 2,6 bis 6 eV moduliert werden, indem die Dicke der CdO-Untergitter geändert wird. Entsprechend variierten die gemessenen durchschnittlichen Gitterkonstanten für {CdO/MgO} von 4,23 bis 4,61 Å, während die MgO-Dicke konstant gehalten und die CdO-Dicke von 1 auf 12 ML erhöht wurde. Die erhaltenen Werte der Gitterkonstante stimmen gut mit theoretischen Berechnungen überein, sind aber etwas kleiner als die berechneten Werte, während die gemessenen Energielücken höher sind als die ab initio für vollständig verspannte Strukturen berechneten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Energiebandlücke von CdO durch Verwendung von {CdO/MgO} Quasialloys auf höhere Werte eingestellt werden kann, und es ist möglich, die Energielücke über einen weiten Bereich zu designen. Diese Arbeit hat gezeigt, dass {CdO/MgO} Heterostrukturen nützlich sein können bei der Entwicklung neuer optoelektronischer Bauelemente, wie Detektoren für den sichtbaren, UV-A, UV-B und UV-C-Bereich.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Nicht anwendbar.