【摘要】： ZnO是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,激子復(fù)合能高,在紫外區(qū)具有高的光電導(dǎo)特性,電子誘生缺陷低,外延生長(zhǎng)溫度低、成膜性強(qiáng),有利于制備高性能的紫外探測(cè)器。本論文用磁控濺射法制備了ZnO薄膜,研究了制備工藝對(duì)ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響；然后用電子束蒸發(fā)法蒸鍍Al/Au接觸電極,制備了ZnO基光電導(dǎo)型紫外探測(cè)器,并對(duì)其性能進(jìn)行檢測(cè)。主要內(nèi)容和結(jié)果如下： (1)研究了襯底溫度對(duì)ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響。隨著襯底溫度升高,ZnO薄膜趨向球狀生長(zhǎng),并且顆粒尺寸逐漸增大；體載流子濃度逐漸增加,遷移率和電阻率逐漸減小。當(dāng)襯底溫度為600℃時(shí)載流子濃度最高為3.465×1019／cm3,遷移率和電阻率最小分別為0.8051cm2/v·s、0.238Ω·cm。由于膜內(nèi)部缺陷和應(yīng)力的影響,襯底溫度為600℃時(shí)禁帶寬度最大為3.28eV。 (2)研究了濺射功率對(duì)ZnO薄膜結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。當(dāng)功率為130W時(shí),制備的ZnO薄膜的顆粒尺寸最均勻,XRD的衍射峰半高寬最窄,載流子濃度、電阻率最小分別為4.52×1016／cm3和4.85Ω·cm,遷移率最大為17.68cm2／v-s。隨著濺射功率的增大,制備的ZnO薄膜的禁帶寬度由3.25逐漸增大到3.27。 (3)研究了工作壓強(qiáng)對(duì)ZnO薄膜結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。從0.5Pa到2.0Pa,隨著濺射壓強(qiáng)的增大,ZnO薄膜的顆粒呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)濺射壓強(qiáng)在1.5Pa時(shí),制備的ZnO薄膜表面顆粒最均勻,結(jié)構(gòu)最致密,當(dāng)壓強(qiáng)為1.0Pa時(shí),制備的薄膜應(yīng)力最小為1.164GPa。當(dāng)濺射壓強(qiáng)為1.5Pa時(shí),半高寬最小,薄膜晶粒尺寸最大為18.4nm。制備的ZnO薄膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有良好的透過(guò)特性,在紫外光波段具有良好的吸收特性,禁帶寬度在2.0Pa下最小,為3.252eV。 (4)研究了退火溫度對(duì)ZnO薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。隨著退火溫度的升高,ZnO薄膜的顆粒尺寸逐漸增大,半高寬逐漸減小,結(jié)晶程度逐漸變好。隨著退火溫度的升高,電阻率先增大后減小,體載流子濃度先減小后增大,遷移率先增大后減小。 (5)研究了不同的叉指結(jié)構(gòu)對(duì)探測(cè)器性能的影響。用電子束蒸發(fā)法制備了Al/Au叉指電極,制備了ZnO基MSM光導(dǎo)型紫外探測(cè)器并對(duì)其性能進(jìn)行了檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),金屬Al與ZnO能形成很好的歐姆接觸,探測(cè)器在1.5V的偏壓下有明顯的紫外光響應(yīng),在紫外光波長(zhǎng)的響應(yīng)度為6.37A／W。并且叉指間距越小,響應(yīng)度越大,響應(yīng)時(shí)間越短。
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圖片說(shuō)明： 只有立方襯底上才有可能形成亞穩(wěn)態(tài)的閃鋅礦結(jié)構(gòu)，而只有在高壓下才有可能形成鹽巖礦結(jié)構(gòu)的ZnO。主要介紹纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO晶體，其晶體結(jié)構(gòu)示意圖(如圖1.1)，晶格常數(shù)和基本物理參數(shù)如表1.1所示。纖鋅礦ZnO晶體具有六方對(duì)稱性，每個(gè)鋅原子和它周圍的四個(gè)氧原子構(gòu)成鋅氧四面體排布，鋅氧四面體的底面與ZnO晶體的。(0001)面平行，，鋅氧四面體的頂角正對(duì)向ZnO晶體的c(0O0一l)面，并且四面體中沿。軸方向的鋅氧鍵比其他方向的鋅氧鍵鍵長(zhǎng)要小，因此ZnO晶體具有極性。由于ZnO的極性存在，纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO的Zn(0001)極化面和。(0002)極化面具有特殊的光電特性[‘’一‘，l
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圖片說(shuō)明： 在一相對(duì)穩(wěn)定真空狀態(tài)下，陰陽(yáng)極間產(chǎn)生輝光放電，極間氣體分子被離子化而產(chǎn)生帶電電荷，其中正離子受陰極之負(fù)電位吸引加速運(yùn)動(dòng)而撞擊陰極上之靶材，將其原子等粒子濺出如圖2.3所示。at01n幾t0lll圖2.3濺射和濺射后的原子運(yùn)動(dòng)模型 Fig2.3ThemodelofsPutteringandtheatomiemotionaftersPuttering圖2.3中的大球代表被電離后的氣體分子，而小球則代表將被濺鍍的靶材。即當(dāng)被加速的離子與表面撞擊后，通過(guò)能量與動(dòng)量轉(zhuǎn)移過(guò)程(如圖2.4)，低能
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：O484.1

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 趙祥敏;磁控濺射制備A1N過(guò)渡層ZnO薄膜及其性能研究[D];牡丹江師范學(xué)院;2011年

本文編號(hào)：2515294