【摘要】：氧化鋅(Zn O)是一種寬帶隙氧化物半導(dǎo)體,在室溫下的帶隙寬度為3.374 e V,并且其激子束縛能高達(dá)60 me V,是實(shí)現(xiàn)高溫激子型紫外光電子器件的重要材料。因此Zn O被認(rèn)為是繼Ga N之后制備紫外發(fā)光二極管和紫外激光器等光電器件很有發(fā)展前途的一種材料。目前,Ga N基材料的紫外發(fā)光二極管及紫外激光器已經(jīng)開始商業(yè)化生產(chǎn),這一研究也使得三位日本科學(xué)家獲得了2014年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但是,Zn O基的紫外發(fā)光器件并未能取得突破性進(jìn)展。這主要是因?yàn)閆n O基材料的p-型摻雜具有相當(dāng)?shù)碾y度,雖然目前國(guó)際上已有很多課題組針對(duì)Zn O的p-型摻雜做了多年的研究,但是并未能夠有效的解決p-型摻雜的一些基本問(wèn)題。主要包括p-Zn O的熱穩(wěn)定性、本征缺陷的自補(bǔ)償作用以及低的受主摻雜濃度。因此,能否解決Zn O的p-型摻雜問(wèn)題,直接決定著Zn O材料的未來(lái)命運(yùn)。本論文中,我們針對(duì)p-型Zn O的制備問(wèn)題,提出利用B、N共摻的辦法提高氮原子在Zn O中的固溶度及熱穩(wěn)定性,對(duì)B、N共摻的Zn O薄膜進(jìn)行光學(xué)、電學(xué)特性的研究。主要工作如下:(1)我們利用磁控濺射方法制備Zn3N2薄膜,通過(guò)在空氣中熱退火處理得到Zn O薄膜。采用射頻磁控濺射方法,靶材為Zn靶,利用高純Ar作為濺射氣體,高純N2(或者高純NH3)作為反應(yīng)氣體,分別討論襯底溫度、氣體流量比例和濺射功率對(duì)Zn3N2薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)襯底溫度為200°C時(shí),濺射氣體與反應(yīng)氣體流量比為1:1時(shí),濺射功率為100 W時(shí)制備Zn3N2薄膜的結(jié)晶質(zhì)量較好。我們對(duì)NH3作為反應(yīng)氣體時(shí)制備的Zn3N2薄膜進(jìn)行熱退火處理。通過(guò)分光光度計(jì)測(cè)試以上樣品的透射光譜,對(duì)其光學(xué)帶隙的變化進(jìn)行研究。我們得知Zn3N2薄膜的光學(xué)帶隙為1.3 e V~2.0 e V之間,退火后的Zn O帶隙為3.30 e V左右。Hall測(cè)量結(jié)果表明,原生Zn3N2薄膜為n型導(dǎo)電,電子面密度為4×1011cm-2。當(dāng)Zn3N2薄膜在空氣中500°C-700°C條件下退火1h后,樣品呈現(xiàn)p-型導(dǎo)電,其空穴面密度最高為3×1011 cm-2,霍爾遷移率最高為0.7 cm2/Vs。當(dāng)退火溫度達(dá)到800°C后,Zn O再次轉(zhuǎn)變?yōu)閚-型導(dǎo)電。這是因?yàn)镹在Zn O中的固溶度很低,在退火過(guò)程中Zn-N鍵會(huì)隨著退火溫度的增加而被Zn-O鍵取代。(2)利用磁控濺射方法制備B摻雜Zn3N2薄膜,通過(guò)在空氣中退火處理的B、N共摻Zn O薄膜。采用射頻磁控濺射方法,靶材為Zn靶和BN靶,利用高純Ar作為濺射氣體,高純N2(或者高純NH3)作為反應(yīng)氣體,在200°C條件下生長(zhǎng)B摻雜Zn3N2薄膜。使用分光光度計(jì)對(duì)樣品測(cè)試透射光譜,結(jié)果表明NH3作為反應(yīng)氣體時(shí)制備的薄膜樣品光學(xué)帶隙為3.63 e V,通過(guò)退火處理,樣品帶隙逐漸減小,當(dāng)退火溫度為500°C-900°C時(shí),B、N共摻Zn O的光學(xué)帶隙穩(wěn)定在3.2 e V左右。但是由于所有樣品均處于高阻態(tài),并未能測(cè)量其Hall導(dǎo)電類型。對(duì)N2作為反應(yīng)氣體制備的B摻雜Zn3N2薄膜,通過(guò)退火后,樣品光學(xué)帶隙穩(wěn)定在3.30 e V左右。通過(guò)Hall測(cè)量,在700°C下退火的樣品呈現(xiàn)為p-型導(dǎo)電,其空穴面密度為1.2×107 cm-2。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN304.21

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 劉雄飛,肖劍榮,簡(jiǎn)獻(xiàn)忠,高金定;真空退火對(duì)a-C:F:H薄膜的結(jié)構(gòu)與光學(xué)帶隙的影響[J];真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào);2004年05期

2 李長(zhǎng)健,殷永柏,徐溫元;無(wú)定形硅錫合金薄膜特性的研究[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);1987年01期

3 陳光華,張津燕,甘潤(rùn)今,張仿清;摻過(guò)渡金屬鈷的非晶硅薄膜的ESR和光電特性的研究[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);1991年06期

4 羅靖,姚宏林;鍺硅薄膜的光學(xué)特性研究[J];指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2001年05期

5 ;[J];;年期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 王艷玲;戴世勛;徐鐵峰;聶秋華;沈祥;王訓(xùn)四;;碲鈦鉍系統(tǒng)玻璃的光學(xué)帶隙及線性特性研究[A];2007年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2007年

2 張溪文;徐世友;韓高榮;;石英襯底上的BP_xN_(1-x)薄膜沉積及P對(duì)其光學(xué)帶隙調(diào)制的研究[A];薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2003年

3 陳剛;閻興斌;劉惠文;徐洮;;電化學(xué)沉積DLC和CN_x薄膜的微觀形貌比較[A];第十三屆全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張振興;稀土摻雜寬帶隙氮化物半導(dǎo)體薄膜的制備與性能研究[D];蘭州大學(xué);2009年

2 祝元坤;過(guò)濾陰極電弧制備銦摻雜氧化鎘透明導(dǎo)電薄膜的性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 尹彬;熱氧化氮化鋅制備p型氧化鋅及其光電特性的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 樸勇;等離子體技術(shù)制備硅碳氮薄膜研究[D];大連理工大學(xué);2006年

3 張立;納米SiC薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及其能帶特性分析[D];河北大學(xué);2006年

4 楊曉霞;多晶型Ga_xFe_(2-x)O_3的化學(xué)法制備及性能研究[D];燕山大學(xué);2013年

5 康健;使用CHF_3/C_6H_6ECR等離子體沉積的氟化非晶碳薄膜的結(jié)構(gòu)與性能[D];蘇州大學(xué);2001年

，

本文編號(hào)：2315769