本文關(guān)鍵詞：InN薄膜的制備、微結(jié)構(gòu)及光電特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有關(guān)新型半導體薄膜材料的研究已經(jīng)持續(xù)多年,它是新功能材料等研究領(lǐng)域中的熱點課題之一。在Ⅲ-Ⅴ族半導體化合物中,氮化銦(InN)是性能優(yōu)良的新型半導體材料,由于其本身具有特殊的物理性質(zhì)和潛在的應(yīng)用價值,故而備受國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。理論研究表明,InN材料在Ⅲ族氮化物半導體材料中具有最高的遷移率、峰值速率、電子漂移速率和尖峰速率以及具有最小的有效電子質(zhì)量,這些特性使得InN材料在高頻率和高速率晶體管的應(yīng)用上具有非常獨特的優(yōu)勢。隨著分子束外延法制備的帶隙為0.7 eV的高質(zhì)量InN薄膜的出現(xiàn),InN材料受到越來越多的關(guān)注。目前國內(nèi)外研究人員對InN的晶格振動、電學輸運、非線性光學、光致發(fā)光等特性進行了多方面的研究。研究表明InN有望成為實現(xiàn)高頻高速率晶體管、異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管、超快光開關(guān)器件、光限幅器件以及高性能太陽能電池的最佳材料。本文從InN薄膜的制備、微結(jié)構(gòu)和光電性能入手,圍繞InN薄膜的生長條件、薄膜表征及其光電性能等方面開展了一系列研究工作。文中我們計算了InN材料的電子結(jié)構(gòu)和輸運性質(zhì),制備了InN薄膜和InN異質(zhì)結(jié)器件。通過XRD、AFM、SEM、EDS、分光光度計和Keithley 2400對薄膜和器件進行了系統(tǒng)的、標準的分析,重點研究了生長參數(shù)對InN薄膜形貌及性質(zhì)的影響和InN異質(zhì)結(jié)器件的制備和性能。具體研究內(nèi)容如下:1.用VASP和WIEN2k等第一性原理計算軟件,結(jié)合半經(jīng)典玻爾茲曼理論計算了InN材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)、彈性常數(shù)、熱輸運性質(zhì)、能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、電子局域函數(shù)及電子輸運特性,研究InN材料的熱電性能,探討其在熱電領(lǐng)域的應(yīng)用。2.用射頻反應(yīng)濺射方法在不同N2/Ar比例下在Si(111)和石英襯底上生長了InN薄膜,對薄膜的組分、結(jié)晶狀態(tài)、形貌及光學性質(zhì)等進行了表征,研究了不同N2/Ar比例對InN薄膜形貌和性質(zhì)的影響。3.用射頻反應(yīng)濺射方法在不同襯底溫度下在Si(111)和石英襯底上生長了InN薄膜,并對薄膜的結(jié)晶狀態(tài)、形貌及光學性質(zhì)等進行了表征,研究了不同襯底溫度對InN薄膜形貌和性質(zhì)的影響。4.用優(yōu)化后的InN薄膜生長參數(shù)制備Au/n-InN/p-GaN/Au異質(zhì)結(jié)器件,表征了GaN襯底上InN薄膜特性,并初步研究了Au/n-InN/p-GaN/Au異質(zhì)結(jié)器件Ⅰ-Ⅴ特性。5.用優(yōu)化后的InN薄膜生長參數(shù)制備Au/InN/Nb:SrTiO_3/In異質(zhì)結(jié)器件,表征了Nb:SrTiO_3襯底上InN薄膜特性,并初步研究了Au/InN/Nb:SrTiO_3/In異質(zhì)結(jié)器件Ⅰ-Ⅴ特性。
【關(guān)鍵詞】：氮化銦 射頻濺射 電子結(jié)構(gòu) 表面形貌 光電特性
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2;TN304.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 InN材料的基本結(jié)構(gòu)11-12
• 1.3 InN薄膜的性質(zhì)及研究進展12-15
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容15-16
• 參考文獻16-21
• 第2章 InN薄膜的制備技術(shù)及表征方法21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 射頻濺射制備InN薄膜21-23
• 2.2.1 濺射鍍膜基本原理21-22
• 2.2.2 本文采用的磁控濺射設(shè)備22-23
• 2.3 InN薄膜的表征方法23-26
• 2.3.1 晶體結(jié)構(gòu)表征23-24
• 2.3.2 表面形貌及薄膜成分表征24-25
• 2.3.3 光學及電學性能表征25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 參考文獻27-29
• 第3章 InN材料的晶格結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)及熱電性質(zhì)29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 計算方法29-30
• 3.3 晶格結(jié)構(gòu)30-31
• 3.4 熱輸運性質(zhì)31-32
• 3.5 電子輸運性質(zhì)32-35
• 3.6 電子結(jié)構(gòu)35-38
• 3.6.1 電子局域函數(shù)35-36
• 3.6.2 能帶結(jié)構(gòu)36-37
• 3.6.3 態(tài)密度37-38
• 3.7 本章小結(jié)38-39
• 參考文獻39-43
• 第4章 生長參數(shù)對InN薄膜形貌及性質(zhì)的影響43-59
• 4.1 引言43
• 4.2 N_2/Ar比例對InN薄膜形貌及性質(zhì)的影響43-50
• 4.2.1 薄膜的晶態(tài)分析44-45
• 4.2.2 薄膜的形貌分析45-48
• 4.2.3 薄膜的成分分析48-49
• 4.2.4 薄膜的光學性質(zhì)49-50
• 4.3 襯底溫度對InN薄膜形貌及性質(zhì)的影響50-55
• 4.3.1 薄膜的晶態(tài)分析51-52
• 4.3.2 薄膜的形貌分析52-54
• 4.3.3 薄膜的光學性質(zhì)54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 參考文獻56-59
• 第5章 InN異質(zhì)結(jié)器件制備及性能研究59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 n-InN/p-GaN異質(zhì)結(jié)制備及性能研究59-63
• 5.2.1 n-InN/p-GaN異質(zhì)結(jié)器件制備59-60
• 5.2.2 n-InN/p-GaN異質(zhì)結(jié)材料特性研究60-61
• 5.2.3 n-InN/p-GaN異質(zhì)結(jié)器件性能研究61-63
• 5.3 Au/InN/NSTO/In異質(zhì)結(jié)制備及性能研究63-66
• 5.3.1 Au/InN/NSTO/In異質(zhì)結(jié)器件制備63-64
• 5.3.2 Au/InN/NSTO/In異質(zhì)結(jié)材料特性研究64-65
• 5.3.3 Au/InN/NSTO/In異質(zhì)結(jié)器件性能研究65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 參考文獻68-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 展望70-71
• 致謝71-73
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄73-74

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