Epitaxial (0001) ZnO films were grown on (111) Si substrates using epitaxial (111) Sc2O3 buffer layers. The quality of the ZnO epilayers is manifested by a Hall mobility of 77cm2/Vs at room temperature, x-ray diffraction rocking curve full widths at half maximum of 300400arcsec, and optical properties comparable to ZnO single crystals. Transmission electron microscopy studies reveal that a thin layer of SiOx was formed at the Sc2O3/Si interface not during the Sc2O3 growth, but during the growth of the ZnO films. The thermal-mismatch induced residual strain in the films causes an energy shift of the exciton resonances in the photoluminescence spectrum. The redshifts are smaller than those of GaN films, indicating that the optical properties of ZnO are less strain sensitive.

1.
D. M.
Bagnall
,
Y. F.
Chen
,
Z.
Zhu
,
T.
Yao
,
S.
Koyama
,
M. Y.
Shen
, and
T.
Goto
,
Appl. Phys. Lett.
70
,
2230
(
1997
).
2.
A.
Tsukazaki
,
A.
Ohtomo
,
T.
Onuma
,
M.
Ohtani
,
T.
Makino
,
M.
Sumiya
,
K.
Ohtani
,
S. F.
Chichibu
,
S.
Fuke
,
Y.
Segawa
,
H.
Ohno
,
H.
Koinuma
, and
M.
Kawasaki
,
Nature Mater.
4
,
42
(
2005
).
3.
W.
Liu
,
S. L.
Gu
,
J. D.
Ye
,
S. M.
Zhu
,
S. M.
Liu
,
X.
Zhou
,
R.
Zhang
,
Y.
Shi
,
Y. D.
Zheng
,
Y.
Hang
, and
C. L.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
092101
(
2006
).
4.
K. J.
Hubbard
and
D. G.
Schlom
,
J. Mater. Res.
11
,
2757
(
1996
).
5.
A.
Nahhas
,
H. K.
Kim
, and
J.
Blachere
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
1511
(
2001
).
6.
L.
Wang
,
Y.
Pu
,
Y. F.
Chen
,
C. L.
Mo
,
W. Q.
Fang
,
C. B.
Xiong
,
J. N.
Dai
, and
F. Y.
Jiang
,
J. Cryst. Growth
284
,
459
(
2005
).
7.
X. N.
Wang
,
Y.
Wang
,
Z. X.
Mei
,
J.
Dong
,
Z. Q.
Zeng
,
H. T.
Yuan
,
T. C.
Zhang
,
X. L.
Du
,
J. F.
Jia
,
Q. K.
Xue
,
X. N.
Zhang
,
Z.
Zhang
,
Z. F.
Li
, and
W.
Lu
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
151912
(
2007
).
8.
W.
Guo
,
A.
Allenic
,
Y. B.
Chen
,
X. Q.
Pan
,
W.
Tian
,
C.
Adamo
, and
D. G.
Schlom
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
072101
(
2008
).
9.
T.
Schleid
and
G.
Meyer
,
J. Less-Common Met.
149
,
73
(
1989
).
10.
A. V.
Shevchenko
,
L. M.
Lopato
, and
I. E.
Kiryakova
,
Inorg. Mater.
20
,
1731
(
1984
).
11.
D. O.
Klenov
,
L. F.
Edge
,
D. G.
Schlom
, and
S.
Stemmer
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
051901
(
2005
).
12.
D. G.
Schlom
,
J. H.
Haeni
,
J.
Lettieri
,
C. D.
Theis
,
W.
Tian
,
J. C.
Jiang
, and
X. Q.
Pan
,
Mater. Sci. Eng., B
87
,
282
(
2001
).
13.
G. K.
Williamson
and
W. H.
Hall
,
Acta Metall.
1
,
22
(
1953
).
14.
V.
Srikant
,
J. S.
Speck
, and
D. R.
Clarke
,
J. Appl. Phys.
82
,
4286
(
1997
).
15.
A.
Allenic
,
W.
Guo
,
Y. B.
Chen
,
M. B.
Katz
,
G. Y.
Zhao
,
Y.
Che
,
Z. D.
Hu
,
B.
Liu
,
S. B.
Zhang
, and
X. Q.
Pan
,
Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
19
,
3333
(
2007
).
16.
B. K.
Meyer
,
H.
Alves
,
D. M.
Hofmann
,
W.
Kriegseis
,
D.
Forster
,
F.
Bertram
,
J.
Christen
,
A.
Hoffmann
,
M.
Strassburg
,
M.
Dworzak
,
U.
Haboeck
, and
A. V.
Rodina
,
Phys. Status Solidi B
241
,
231
(
2004
).
17.
C.
Kisielowski
,
J.
Kruger
,
S.
Ruvimov
,
T.
Suski
,
J. W.
Ager
,
E.
Jones
,
Z.
Liliental-Weber
,
M.
Rubin
,
E. R.
Weber
,
M. D.
Bremser
, and
R. F.
Davis
,
Phys. Rev. B
54
,
17745
(
1996
).
18.
H.
Karzel
,
W.
Potzel
,
M.
Kofferlein
,
W.
Schiessl
,
M.
Steiner
,
U.
Hiller
,
G. M.
Kalvius
,
D. W.
Mitchell
,
T. P.
Das
,
P.
Blaha
,
K.
Schwarz
, and
M. P.
Pasternak
,
Phys. Rev. B
53
,
11425
(
1996
).
19.
I. B.
Kobiakov
,
Solid State Commun.
35
,
305
(
1980
).
20.
T.
Gruber
,
G. M.
Prinz
,
C.
Kirchner
,
R.
Kling
,
F.
Reuss
,
W.
Limmer
, and
A.
Waag
,
J. Appl. Phys.
96
,
289
(
2004
).
21.
J.
Albertsson
,
S. C.
Abrahams
, and
A.
Kvick
,
Acta Crystallogr. B
45
,
34
(
1989
).
22.
S.
Stecura
and
W. J.
Campbell
,
U. S. Bur. Mines. Rep. Invest.
5847
,
14
(
1961
).
23.
Y.
Okada
and
Y.
Tokumaru
,
J. Appl. Phys.
56
,
314
(
1984
).
You do not currently have access to this content.