本文關(guān)鍵詞：P型NiO透明導(dǎo)電氧化物薄膜制備及其硅基二極管的研究

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【摘要】：NiO是一種新型的寬禁帶氧化物半導(dǎo)體,具有直接帶隙能帶結(jié)構(gòu),室溫下的禁帶寬度在3.6-4.0 eV之間。由于NiO特有的電子結(jié)構(gòu)以及p型導(dǎo)電等特點,它具有許多獨特的性質(zhì),在透明導(dǎo)電薄膜、氣敏、紫外探測等領(lǐng)域顯示出其廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)于n型氧化物半導(dǎo)體材料的研究不斷成熟,而p型氧化物半導(dǎo)體材料還有待進(jìn)一步探索。因此研究可操作性強(qiáng)、符合應(yīng)用要求的NiO薄膜的制備方法因此顯得尤其重要。本論文提出一種紫外線熱氧化法制備NiO薄膜,通過對比不同氧化時間、紫外線光源、退火條件、摻雜對NiO薄膜的特性的影響,獲得制備良好NiO薄膜的實驗條件,應(yīng)用此方法成功制備n-NiO/p-Si異質(zhì)結(jié)器件。主要研究內(nèi)容包括:(1)NiO薄膜制備及實驗條件的優(yōu)化紫外線熱氧化制備NiO薄膜的流程主要分為兩個部分:Ni膜的制備和Ni膜的氧化。在紫外線熱氧化的過程中,不同實驗條件制備的NiO薄膜晶體質(zhì)量、光學(xué)特性各有不同:氧化時間60 min時,樣本拉曼峰值最高,薄膜電阻率最低;實驗室有功率密度均為600 mW/cm2的金屬鹵化物紫外線燈和含臭氧水銀外線燈作為光源,起到催化劑的作用加快氧化反應(yīng),拉曼散射光譜表明含臭氧水銀燈的氧化效率較高;氧化完成后,在氮氣氛圍中退火30 min能有效減少晶格損傷,改善薄膜電阻率;摻雜Li會降低薄膜的光學(xué)透明性,X射線衍射圖表明摻雜改變了薄膜的晶向特性。(2)p-NiO/n-Si器件的制備與測試為了測量異質(zhì)結(jié)的電流電壓,在NiO和Si襯底表面分別淀積金屬作為電極,成功制備p-NiO/n-Si異質(zhì)結(jié)器件。選擇功函數(shù)較高的Pt金屬作為NiO薄膜的接觸電極,測得流經(jīng)接觸電極的電流與電壓近似于歐姆接觸。未經(jīng)Li摻雜的NiO/Si二極管表現(xiàn)出良好的整流特性,Li摻雜后,二極管的反向泄漏電流更小。可見光照射對二極管I-V特性的影響體現(xiàn)在增大反偏電流,波長越長的光影響越明顯。不同頻率下二極管的1/C~2與電壓表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：紫外線熱氧化 NiO薄膜 NiO/Si異質(zhì)結(jié)器件
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN312;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究工作的背景與意義10-12
• 1.2 NiO的性質(zhì)及應(yīng)用12-17
• 1.2.1 NiO的基本性質(zhì)12-13
• 1.2.2 NiO的晶體結(jié)構(gòu)13
• 1.2.3 NiO的電子結(jié)構(gòu)13-15
• 1.2.4 NiO薄膜的應(yīng)用15-17
• 1.3 p型透明導(dǎo)電氧化物薄膜的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 p型NiO透明導(dǎo)電氧化物薄膜的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 本論文的主要內(nèi)容21-22
• 第二章 薄膜的制備與表征方法22-33
• 2.1 脈沖激光沉積22-24
• 2.2 磁控濺射24-25
• 2.3 金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法25-26
• 2.4 電子束蒸發(fā)淀積26-28
• 2.5 薄膜性能測試及表征28-31
• 2.5.1 薄膜厚度測試28
• 2.5.2 薄膜微結(jié)構(gòu)分析測試28-30
• 2.5.3 薄膜光學(xué)性能測試30
• 2.5.4 薄膜電學(xué)性能測試30-31
• 2.5.5 二極管電學(xué)性能測試31
• 2.6 本章小結(jié)31-33
• 第三章 氧化鎳薄膜的制備33-50
• 3.1 Ni薄膜的制備33-36
• 3.2 Ni薄膜的UV氧化36-38
• 3.3 氧化時間對NiO薄膜特性的影響38-40
• 3.4 紫外線光源對NiO薄膜特性的影響40-43
• 3.5 退火條件對NiO薄膜特性的影響43-47
• 3.5.1 退火對薄膜光學(xué)透明性的影響43-45
• 3.5.2 退火對薄膜拉曼光譜的影響45-47
• 3.6 Li摻雜對NiO薄膜特性的影響47-49
• 3.6.1 Li摻雜對薄膜光學(xué)透明性的影響47-48
• 3.6.2 Li摻雜對薄膜相結(jié)構(gòu)的影響48-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第四章 NiO/Si異質(zhì)結(jié)器件的制備與研究50-61
• 4.1 NiO/Si異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)50-51
• 4.2 NiO/Si異質(zhì)結(jié)器件制備51-52
• 4.3 NiO/Si異質(zhì)結(jié)器件的歐姆接觸特性52-53
• 4.4 四探針法測試53-54
• 4.5 NiO/Si異質(zhì)結(jié)器件的I-V特性54-58
• 4.5.1 NiO/Si二極管A組I-V特性54-55
• 4.5.2 NiO/Si二極管B組I-V特性55-56
• 4.5.3 可見光對NiO/Si二極管I-V特性的影響56-58
• 4.6 NiO/Si異質(zhì)結(jié)器件的C-V特性58-59
• 4.7 本章小結(jié)59-61
• 第五章 結(jié)論61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果67-68

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本文編號：1039512