發(fā)布時(shí)間：2023-04-27 21:32

　　氧化鋅(ZnO)一直以來(lái)都是第三代半導(dǎo)體中的熱門研究對(duì)象,它屬于II-VI族直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體,在新型光電功能器件方面有很大的應(yīng)用前景。目前常規(guī)的ZnO單晶生長(zhǎng)方法為水熱生長(zhǎng)法和助熔劑法,在生長(zhǎng)過(guò)程中必須加入礦化劑或助熔劑,這會(huì)造成生長(zhǎng)出來(lái)的ZnO單晶中含有一定量的非故意摻雜元素,如:Li⁺,Na⁺等,極大地影響ZnO單晶的結(jié)晶質(zhì)量和光電性能。相比而言,化學(xué)氣相輸運(yùn)法可以獲得更高純度和結(jié)晶質(zhì)量的ZnO單晶。本文擬通過(guò)化學(xué)氣相輸運(yùn)法,采用同質(zhì)外延與異質(zhì)外延的方式獲得高質(zhì)量的ZnO單晶,揭示其結(jié)構(gòu)和光電性能的調(diào)控規(guī)律,主要內(nèi)容分為兩個(gè)部分:1、ZnO單晶同質(zhì)外延;實(shí)驗(yàn)采用新設(shè)計(jì)的石英安瓿瓶構(gòu)建化學(xué)氣相輸運(yùn)外部體系,以水熱合成ZnO(0002)基片作為晶體生長(zhǎng)籽晶,同質(zhì)外延生長(zhǎng)ZnO單晶,測(cè)試分析其結(jié)構(gòu)和光電性能。通過(guò)SIMS測(cè)試和ICP測(cè)試分析表明與水熱合成ZnO單晶雜質(zhì)含量相比,同質(zhì)外延ZnO單晶雜質(zhì)含量大幅減少,部分雜質(zhì)濃度降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。未退火的ZnO單晶內(nèi)部存在氧空位可以通過(guò)退火的方式去除;通過(guò)殘余應(yīng)力分析,在生長(zhǎng)過(guò)程中壓應(yīng)力逐漸降低,...

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1、緒論
    1.1 ZnO的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.1.1 ZnO的晶體結(jié)構(gòu)
        1.1.2 ZnO的物理化學(xué)性質(zhì)
        1.1.3 制約ZnO更廣應(yīng)用的問(wèn)題
    1.2 ZnO單晶的制備方法
        1.2.1 水熱法生長(zhǎng)ZnO單晶
        1.2.2 助熔劑法生長(zhǎng)ZnO單晶
        1.2.3 物理氣相輸運(yùn)法生長(zhǎng)ZnO單晶
    1.3 化學(xué)氣相輸運(yùn)法生長(zhǎng)ZnO單晶
        1.3.1 采用不同傳輸劑生長(zhǎng)ZnO單晶
        1.3.2 無(wú)籽晶法生長(zhǎng)ZnO單晶
        1.3.3 籽晶法生長(zhǎng) Zn O 單晶
        1.3.4 CVT法的優(yōu)勢(shì)
    1.4 內(nèi)容與意義
        1.4.1 研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 研究意義
2、實(shí)驗(yàn)
    2.1 CVT法生長(zhǎng)ZnO單晶原理設(shè)計(jì)
        2.1.1 熱力學(xué)過(guò)程分析
        2.1.2 ZnO生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)研究
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料
    2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.3.1 同質(zhì)外延生長(zhǎng)
        2.3.2 異質(zhì)外延生長(zhǎng)
        2.3.3 樣品加工
        2.3.4 化學(xué)腐蝕
    2.4 實(shí)驗(yàn)表征
        2.4.1 結(jié)構(gòu)表征
        2.4.2 性能表征
3、同質(zhì)外延ZnO單晶
    3.1 引言
    3.2 ZnO單晶生長(zhǎng)過(guò)程分析
    3.3 結(jié)構(gòu)分析
        3.3.1 EDS分析
        3.3.2 XRD分析
        3.3.3 TOF-SIMS 分析
        3.3.4 殘余應(yīng)力分析
        3.3.5 拉曼光譜分析
        3.3.6 XPS 分析
    3.4 光電性能分析
        3.4.1 熒光光譜分析
        3.4.2 霍爾分析
    3.5 本章小結(jié)
4、異質(zhì)外延ZnO單晶光電性能
    4.0 引言
    4.1 結(jié)構(gòu)分析
        4.1.1 表面形貌
        4.1.2 EDS分析
        4.1.3 XRD衍射分析
        4.1.4 位錯(cuò)密度分析
        4.1.5 二次離子質(zhì)譜分析
    4.2 光電性能分析
        4.2.1 透過(guò)率分析
        4.2.2 霍爾分析
    4.3 提高異質(zhì)外延ZnO單晶結(jié)晶質(zhì)量的探索
        4.3.1 思路
        4.3.2 探索實(shí)驗(yàn)的方案
        4.3.3 實(shí)驗(yàn)探索階段性成果
    4.4 本章小結(jié)
5、結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果
    論文發(fā)表
    專利發(fā)表



本文編號(hào)：3803102