【摘要】： ZnO是一種寬禁帶半導體材料,激子復合能高,在紫外區(qū)具有高的光電導特性,電子誘生缺陷低,外延生長溫度低、成膜性強,有利于制備高性能的紫外探測器。本論文用磁控濺射法制備了ZnO薄膜,研究了制備工藝對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基光電導型紫外探測器,并對其性能進行檢測。主要內(nèi)容和結(jié)果如下： (1)研究了襯底溫度對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,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。當襯底溫度為600℃時載流子濃度最高為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)部缺陷和應力的影響,襯底溫度為600℃時禁帶寬度最大為3.28eV。 (2)研究了濺射功率對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。當功率為130W時,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)研究了工作壓強對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。從0.5Pa到2.0Pa,隨著濺射壓強的增大,ZnO薄膜的顆粒呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當濺射壓強在1.5Pa時,制備的ZnO薄膜表面顆粒最均勻,結(jié)構(gòu)最致密,當壓強為1.0Pa時,制備的薄膜應力最小為1.164GPa。當濺射壓強為1.5Pa時,半高寬最小,薄膜晶粒尺寸最大為18.4nm。制備的ZnO薄膜在可見光范圍內(nèi)具有良好的透過特性,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)對探測器性能的影響。用電子束蒸發(fā)法制備了Al/Au叉指電極,制備了ZnO基MSM光導型紫外探測器并對其性能進行了檢測。實驗發(fā)現(xiàn),金屬Al與ZnO能形成很好的歐姆接觸,探測器在1.5V的偏壓下有明顯的紫外光響應,在紫外光波長的響應度為6.37A／W。并且叉指間距越小,響應度越大,響應時間越短。
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 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晶體具有六方對稱性，每個鋅原子和它周圍的四個氧原子構(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
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 在一相對穩(wěn)定真空狀態(tài)下，陰陽極間產(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電位吸引加速運動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動模型 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。即當被加速的離子與表面撞擊后，通過能量與動量轉(zhuǎn)移過程(如圖2.4)，低能
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：O484.1

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 趙祥敏;磁控濺射制備A1N過渡層ZnO薄膜及其性能研究[D];牡丹江師范學院;2011年

本文編號：2515294