氧化鋅(ZnO)作為一種Ⅱ-Ⅵ族直接寬禁帶(3.37 eV)半導(dǎo)體材料,室溫下其激子束縛能高達(dá)60 meV,約為GaN(25 meV)的兩倍,具有優(yōu)良的光電特性;而且氧化鋅還具有原材料豐富、無毒等優(yōu)點(diǎn)。因此,Zn O在發(fā)光二極管、氣敏元件、紫外探測(cè)器等短波長(zhǎng)光電器件以及透明電極等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。為了實(shí)現(xiàn)ZnO的器件化,首先需要解決的是ZnO的p型導(dǎo)電問題。為獲得p型ZnO,常采用施主元素Al、Ga、In與受主元素共摻雜,其中由于In~(3+)半徑與Zn~(2+)半徑最接近,In的電負(fù)性最大,因此In摻雜引起的ZnO晶格畸變更小,且更易于以替代位的形式存在于晶格中。目前,In摻雜ZnO(ZnO:In)薄膜能夠通過多種途徑獲得,In含量的不同也將對(duì)后續(xù)摻雜實(shí)現(xiàn)p型導(dǎo)電有一定影響,有必要系統(tǒng)、深入地研究不同In含量的ZnO:In薄膜的相關(guān)特性。為了更深入探討ZnO的p型導(dǎo)電機(jī)理,使解決p型導(dǎo)電不穩(wěn)定成為可能,本文基于施主-受主共摻雜理論,以N和In共摻雜ZnO薄膜作為研究對(duì)象,研究了不同退火溫度對(duì)In-N共摻ZnO薄膜[ZnO:(In,N)]結(jié)構(gòu)和光學(xué)學(xué)等特性的影響,并探討了其p型轉(zhuǎn)變機(jī)理與薄膜內(nèi)本征缺陷的關(guān)系。通過研究得出以下結(jié)果:1.采用射頻磁控濺射技術(shù)制備了不同In含量的ZnO:In薄膜,薄膜均表現(xiàn)為n型導(dǎo)電,導(dǎo)電性能受In摻雜濃度的影響較大。發(fā)現(xiàn)在本文In含量范圍內(nèi),隨著In摻雜濃度增加,薄膜的電學(xué)性能和禁帶寬度均有變化;2.通過對(duì)薄膜拉曼和光致發(fā)光譜的研究發(fā)現(xiàn),不同In含量ZnO:In薄膜內(nèi)本征缺陷含量也不同,經(jīng)過系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)In含量為1.5 at.%的Zn O:In薄膜內(nèi)具有較少的V_O和Zn_i缺陷。3.采用射頻磁控濺射和離子注入技術(shù),在石英玻璃襯底上制備了In-N共摻ZnO薄膜。通過優(yōu)化退火工藝,可重復(fù)實(shí)現(xiàn)空穴濃度約為10~(16) cm~(-3)的p型ZnO:(In,N)薄膜,并觀察到薄膜隨退火產(chǎn)生電學(xué)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。4.利用X射線衍射(XRD),X射線光電子能譜(XPS),拉曼光譜(Raman)和光致發(fā)光譜(PL)等測(cè)試手段,研究了ZnO:(In,N)薄膜內(nèi)摻雜雜質(zhì)和本征缺陷對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和p型導(dǎo)電的影響。
【學(xué)位單位】：重慶師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ132.41;TB383.2
【部分圖文】：

圖 1.1 ZnO 三種晶體結(jié)構(gòu)（a）四方巖鹽礦 b）立方閃鋅礦（c）六方纖鋅礦Fig.1.1 Three types of ZnO crystal structures：（a）cubic rocksalt；（b）cubic zinc blende；（c）hexagonal wurtzite.表 1-1 為 ZnO 晶體的基本物理參數(shù)[10]（a）四方巖鹽礦 （b）立方閃鋅礦 （c）六方纖鋅礦

磁控濺射工藝流程圖

濺射鍍膜技術(shù)原理圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2893984