發(fā)布時間：2018-12-06 18:26

【摘要】：在以往的幾十年時間里,對Ⅲ族氮化物材料進行了大量研究,在光照和功率半導體方面研發(fā)出了具有優(yōu)異性能的光電子器件,并實現(xiàn)了商業(yè)的應用。然而,有關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)異的電學性能,比如具有較高的霍爾遷移率和導電性。到目前為止,氮化鋅的光學禁帶寬度并不確定。可變的光學禁帶寬度使得氮化鋅在光電器件領域具有潛在的應用前景,對氮化鋅進行摻雜可能會得到期望的光學禁帶寬度和優(yōu)異的電學性質。在本實驗中,我們采用反應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,并構建了底柵結構的場效應器件。研究了生長參數(shù)以及Al摻雜對于氮化鋅及其摻雜薄膜的結構、組分、表面形貌、光電等性質的影響。本文的研究工作和結果如下:1.我們使用反應射頻磁控濺射的方法,改變生長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作為反應氣體,Ar作為濺射氣體,生長溫度為200℃,氮氬比0%～100%,反應室壓強3Pa～10Pa,濺射功率60W～100W。通過XRD測試發(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,峰位對應于Zn_3N_2(321)面。反應室壓強過大和濺射功率較低時,濺射粒子的能量較低,降低薄膜質量。當?shù)獨灞冗^低時,反應室內沒有足夠的氮氣反應生成氮化鋅薄膜,表現(xiàn)為不成膜或者生長的薄膜為非晶薄膜。當襯底溫度為200℃、氮氬比10:10、反應室壓強7Pa、濺射功率70W時,氮化鋅的結晶質量較好。2.我們使用反應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。通過調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。當襯底溫度為200℃,摻雜比例2%～16%,氮氬比20%～80%,反應室壓強3Pa～10Pa,濺射功率50W～100W。XRD結果顯示生長的薄膜多為單一擇優(yōu)取向的多晶薄膜,峰位對應于Zn_3N_2(321)面。隨著摻雜比例的增加,ZnN:Al薄膜的光學禁帶寬度增大,SEM圖像顯示薄膜表面顆粒減小,顆粒間界更加清晰。當襯底溫度為200℃、氮氬比6:14、反應室壓強3Pa、濺射功率70W時,生長的ZnN:Al薄膜的結晶質量較好。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ZnN:Al薄膜作為n型層構建p-n器件和底柵結構的場效應器件。電學測試結果表明p-n器件具有較好的整流特性,在可見光波段內的平均透過率在30%左右。場效應器件呈現(xiàn)出了一定的飽和特性,當柵極偏壓正向增加時,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：2366460