【摘要】：在以往的幾十年時(shí)間里,對(duì)Ⅲ族氮化物材料進(jìn)行了大量研究,在光照和功率半導(dǎo)體方面研發(fā)出了具有優(yōu)異性能的光電子器件,并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)的應(yīng)用。然而,有關(guān)Ⅱ族氮化物的研究相比就少的多,特別是氮化鋅(Zn_3N_2)。氮化鋅材料的制備并不昂貴,而且不含有任何的有毒成分。它擁有優(yōu)異的電學(xué)性能,比如具有較高的霍爾遷移率和導(dǎo)電性。到目前為止,氮化鋅的光學(xué)禁帶寬度并不確定。可變的光學(xué)禁帶寬度使得氮化鋅在光電器件領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景,對(duì)氮化鋅進(jìn)行摻雜可能會(huì)得到期望的光學(xué)禁帶寬度和優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)。在本實(shí)驗(yàn)中,我們采用反應(yīng)射頻磁控濺射的方法制備氮化鋅及其摻雜薄膜及器件,采用脈沖激光沉積方法制備ZnCo_2O_4作為p型層制備p-n結(jié),并構(gòu)建了底柵結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)器件。研究了生長(zhǎng)參數(shù)以及Al摻雜對(duì)于氮化鋅及其摻雜薄膜的結(jié)構(gòu)、組分、表面形貌、光電等性質(zhì)的影響。本文的研究工作和結(jié)果如下:1.我們使用反應(yīng)射頻磁控濺射的方法,改變生長(zhǎng)條件制備了一系列氮化鋅薄膜,襯底均為石英襯底。濺射靶材料為純鋅,N2作為反應(yīng)氣體,Ar作為濺射氣體,生長(zhǎng)溫度為200℃,氮?dú)灞?%～100%,反應(yīng)室壓強(qiáng)3Pa～10Pa,濺射功率60W～100W。通過(guò)XRD測(cè)試發(fā)現(xiàn),大部分的氮化鋅薄膜均為單一擇優(yōu)取向的多晶薄膜,峰位對(duì)應(yīng)于Zn_3N_2(321)面。反應(yīng)室壓強(qiáng)過(guò)大和濺射功率較低時(shí),濺射粒子的能量較低,降低薄膜質(zhì)量。當(dāng)?shù)獨(dú)灞冗^(guò)低時(shí),反應(yīng)室內(nèi)沒(méi)有足夠的氮?dú)夥磻?yīng)生成氮化鋅薄膜,表現(xiàn)為不成膜或者生長(zhǎng)的薄膜為非晶薄膜。當(dāng)襯底溫度為200℃、氮?dú)灞?0:10、反應(yīng)室壓強(qiáng)7Pa、濺射功率70W時(shí),氮化鋅的結(jié)晶質(zhì)量較好。2.我們使用反應(yīng)射頻磁控濺射的方法在石英襯底上制備了一系列摻Al氮化鋅(ZnN:Al)薄膜。通過(guò)調(diào)整鋁片在靶材上有效濺射面積的比例,得到不同摻雜濃度的薄膜。當(dāng)襯底溫度為200℃,摻雜比例2%～16%,氮?dú)灞?0%～80%,反應(yīng)室壓強(qiáng)3Pa～10Pa,濺射功率50W～100W。XRD結(jié)果顯示生長(zhǎng)的薄膜多為單一擇優(yōu)取向的多晶薄膜,峰位對(duì)應(yīng)于Zn_3N_2(321)面。隨著摻雜比例的增加,ZnN:Al薄膜的光學(xué)禁帶寬度增大,SEM圖像顯示薄膜表面顆粒減小,顆粒間界更加清晰。當(dāng)襯底溫度為200℃、氮?dú)灞?:14、反應(yīng)室壓強(qiáng)3Pa、濺射功率70W時(shí),生長(zhǎng)的ZnN:Al薄膜的結(jié)晶質(zhì)量較好。3.采用脈沖激光沉積的方法在石英襯底上制備了 ZnCo_2O_4薄膜作為p型層,利用磁控濺射方法生長(zhǎng)ZnN:Al薄膜作為n型層構(gòu)建p-n器件和底柵結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)器件。電學(xué)測(cè)試結(jié)果表明p-n器件具有較好的整流特性,在可見(jiàn)光波段內(nèi)的平均透過(guò)率在30%左右。場(chǎng)效應(yīng)器件呈現(xiàn)出了一定的飽和特性,當(dāng)柵極偏壓正向增加時(shí),源漏電流IDS逐漸增大。
[Abstract]:In the past decades, a large number of studies have been carried out on the 鈪，

本文編號(hào)：2366460