氧化鋅(ZnO)作為一種Ⅱ-Ⅵ族直接寬禁帶(3.37 eV)半導體材料,室溫下其激子束縛能高達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。因此,Zn O在發(fā)光二極管、氣敏元件、紫外探測器等短波長光電器件以及透明電極等領域具有廣泛的應用前景。為了實現(xiàn)ZnO的器件化,首先需要解決的是ZnO的p型導電問題。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含量的不同也將對后續(xù)摻雜實現(xiàn)p型導電有一定影響,有必要系統(tǒng)、深入地研究不同In含量的ZnO:In薄膜的相關特性。為了更深入探討ZnO的p型導電機理,使解決p型導電不穩(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薄膜作為研究對象,研究了不同退火溫度對In-N共摻ZnO薄膜[ZnO:(In,N)]結構和光學學等特性的影響,并探討了其p型轉(zhuǎn)變機理與薄膜內(nèi)本征缺陷的關系。通過研究得出以下結果:1.采用射頻磁控濺射技術制備了不同In含量的ZnO:In薄膜,薄膜均表現(xiàn)為n型導電,導電性能受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,薄膜的電學性能和禁帶寬度均有變化;2.通過對薄膜拉曼和光致發(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,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,可重復實現(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)等測試手段,研究了ZnO:(In,N)薄膜內(nèi)摻雜雜質(zhì)和本征缺陷對薄膜結構和p型導電的影響。
【學位單位】：重慶師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ132.41;TB383.2
【部分圖文】：

圖 1.1 ZnO 三種晶體結構（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

濺射鍍膜技術原理圖
【參考文獻】

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本文編號：2893984