發(fā)布時間：2017-06-30 04:11

  本文關(guān)鍵詞：硼鎵共摻雜氧化鋅薄膜的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氧化鋅(ZnO)作為一種直接寬禁帶(3.37eV)II-VI族化合物半導(dǎo)體材料,具有優(yōu)異的光、電性能。相對氮化稼(GaN)、氧化銦錫(ITO)和二氧化錫(SnO2)等材料,ZnO具有原材料豐富、價格低廉、無毒、沉積溫度較低及穩(wěn)定性好等優(yōu)點,從而在平板顯示器件、發(fā)光器件、薄膜太陽能電池、表面聲波器件、氣敏傳感器和探測器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。通過硼(B)、鎵(Ga)、鋁(Al)或銦(In)等單元素?fù)诫s可以制備出性能較好的ZnO透明導(dǎo)電薄膜(TCO)。近年來,人們探索通過多元素共摻雜的方法進(jìn)一步提高ZnO TCO薄膜的綜合性能。本論文主要開展了硼鎵共摻雜ZnO(BGZO)薄膜的制備工藝及性能研究。具體研究內(nèi)容如下:本文采用射頻磁控濺射法(RF MS)法制備BGZO薄膜。通過SEM、AFM、XRD、霍爾測試及紫外-可見-紅外分光光度計等方法研究了沉積工藝參數(shù)(沉積功率、襯底溫度、薄膜厚度等)對BGZO薄膜形貌、結(jié)構(gòu)(取向、晶粒尺寸、應(yīng)力等)、電學(xué)(載流子濃度、遷移率、電阻率等)和光學(xué)性能(透過率、禁帶寬度等)的影響規(guī)律。研究表明:(1)在不同的濺射功率、薄膜厚度及襯底溫度下,所制備的薄膜均為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出高度的c軸擇優(yōu)取向;在可見光波段的平均透過率均在85%以上。(2)濺射功率為150W的條件下沉積的薄膜具有較高的遷移率和較低的電阻率;當(dāng)濺射功率高于150W時,薄膜的晶粒尺寸減小,電阻率增大;載流子濃度和光學(xué)禁帶寬度隨著濺射功率的增大而增加。(3)薄膜的厚度也會影響薄膜的性能,隨膜厚增加,薄膜結(jié)晶質(zhì)量提高,電阻率下降、遷移率增加并趨于穩(wěn)定;隨著膜厚的增加,薄膜的晶粒尺寸增大,薄膜的帶隙寬度(Eg)減小。(4)襯底溫度為200℃時,制備的薄膜具有較大的微晶尺寸,較低的電阻率,較高的霍爾遷移率和光學(xué)禁帶寬度。
【關(guān)鍵詞】：氧化鋅 磁控濺射法 硼鎵共摻雜 禁帶寬度
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 引言11-12
• 1.2 ZnO的基本性質(zhì)12-17
• 1.2.1 ZnO的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 ZnO的能帶結(jié)構(gòu)13-15
• 1.2.3 ZnO的熱力學(xué)性質(zhì)15-16
• 1.2.4 ZnO的光學(xué)性質(zhì)16-17
• 1.2.5 ZnO的電學(xué)性質(zhì)17
• 1.3 ZnO的應(yīng)用17-21
• 1.3.1 壓電器件17-18
• 1.3.2 氣敏器件18-19
• 1.3.3 光電器件19-20
• 1.3.4 透明電極20
• 1.3.5 閃爍體薄膜應(yīng)用20-21
• 1.4 ZnO基透明導(dǎo)電薄膜的研究進(jìn)展21-22
• 1.5 本課題意義和研究內(nèi)容22-24
• 第二章 ZnO薄膜的制備及表征方法24-38
• 2.1 ZnO薄膜的制備方法24-28
• 2.1.1 金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）24
• 2.1.2 分子束外延（MBE）24-25
• 2.1.3 脈沖激光沉積（PLD）25-26
• 2.1.4 磁控濺射26-28
• 2.2 磁控濺射技術(shù)28-33
• 2.2.1 濺射28-29
• 2.2.2 輝光放電原理29-30
• 2.2.3 磁控濺射原理30-32
• 2.2.4 磁控濺射的特點32-33
• 2.3 ZnO薄膜的性能表征33-38
• 2.3.1 X射線衍射分析（XRD）33-34
• 2.3.2 掃描電鏡（SEM）34-36
• 2.3.3 原子力顯微鏡（AFM）36
• 2.3.4 霍爾測試系統(tǒng)36-37
• 2.3.5 紫外-可見光分光光度計（UV-VIS）37-38
• 第三章 濺射功率對BGZO薄膜的性能影響38-47
• 3.1 實驗設(shè)備38-39
• 3.2 薄膜制備工藝39-41
• 3.2.1 靶材39
• 3.2.2 襯底及其清洗39-40
• 3.2.3 薄膜制備過程40-41
• 3.2.4 工藝參數(shù)41
• 3.3 實驗結(jié)果與討論41-46
• 3.3.1 對薄膜沉積速率的影響41-42
• 3.3.2 對薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響42-43
• 3.3.3 對薄膜表面形貌的影響43-44
• 3.3.4 對薄膜電學(xué)性能的影響44-45
• 3.3.5 對薄膜光學(xué)性能的影響45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 薄膜厚度對BGZO薄膜性能的影響47-55
• 4.1 薄膜制備工藝47-48
• 4.1.1 靶材47
• 4.1.2 襯底及其清洗47
• 4.1.3 薄膜制備過程47-48
• 4.1.4 工藝參數(shù)48
• 4.2 結(jié)果與討論48-54
• 4.2.1 對薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響48-49
• 4.2.2 對薄膜表面形貌的影響49-51
• 4.2.3 對薄膜電學(xué)性能的影響51-52
• 4.2.4 對薄膜光學(xué)性能的影響52-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 襯底溫度對BGZO薄膜性能的影響55-65
• 5.1 薄膜制備工藝55-56
• 5.1.1 靶材55
• 5.1.2 襯底及其清洗55
• 5.1.3 薄膜制備過程55
• 5.1.4 工藝參數(shù)55-56
• 5.2 結(jié)果與討論56-63
• 5.2.1 對薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響56-59
• 5.2.2 對薄膜表面形貌的影響59-60
• 5.2.3 對薄膜電學(xué)性能的影響60-62
• 5.2.4 對薄膜光學(xué)性能的影響62-63
• 5.3 本章小結(jié)63-65
• 第六章 結(jié)論與展望65-67
• 6.1 結(jié)論65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-76
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的文章和專利76-77
• 致謝77

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