X-ray diffraction study of thin electroluminescent ZnS films grown by atomic layer epitaxy

Abstract

Structural properties of electroluminescent ZnS:Mn thin films emitting yellow light with an external efficiency as high as 2% are investigated. X-ray diffraction patterns show that the ZnS films grown directly on glass or on thin Al2O3 or Ta2O5 substrates (on glass) at 500°C using atomic layer epitaxy method are polycrystalline and mainly hexagonal. They have a strong preferred orientation: one half of the 00.1 plane normals are aligned within 7° from the normal of the glass substrate. The length of coherently diffracting domains (crystallite size) in the direction of the normal obtained from the Fourier analysis of a line profile ranges from 30 to 160 nm. The average relative strain in the same direction is calculated to be 10−3. Es werden Struktureigenschaften elektrolumineszierender dünner ZnS:Mn Schichten, die gelbes Licht mit maximaler äußerer Ausbeute von 2% emittieren, untersucht. Röntgenbeugungsdiagramme zeigen, daß die direkt auf Glas oder auf dünnen Al2O3-oder Ta2O5-Substraten (aufGlas) bei 500°C mit Hilfe der “atomic layer epitaxy”-Methode gezüchteten Zns-Schichten polykristallin und hauptsächlich hexagonal sind. Sie sind stark orientiert: die Hälfte der Normalen der 00.1-Gitterebenen sind innerhalb von 7° zur Normalen des Glassubstrats gerichtet. Die durch Fourier-Analyse eines Linienprofils bestimmte Länge der kohärent beugenden domänen in der Richtung der Normalen variiert im Bereich von 30 bis 160 nm. Die berechnete mittlere relative Dehnung in der gleichen Richtung ist 10−3.