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《吉林大学》 2004年
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金刚石衬底上ZnO薄膜的MOCVD生长及SAW器件的初步研究

杨洪军  
【摘要】:ZnO 材料是一种宽禁带的多功能半导体光电材料,在许多领域都具有广 泛的用途。例如,可用于制作紫外发光管和激光器、紫外探测器、高频表面 声波器件、透明导电电极和声光换能器等,所以一直倍受研究人员的关注。 特别是 1996 年, ZnO 薄膜室温光泵浦紫外激射的获得,又掀起了研究 ZnO 材料尤其是 ZnO 薄膜的热潮。随后 ZnO 薄膜材料的研究工作不断取得进展。 许多研究小组先后报道了 P 型材料的制备,氧化锌 PN 结和发光管的实现, 以及 ZnO 的多元合金材料研究,低损、高频 ZnO 基表面声波滤波器的应用 等。本论文以 MOCVD 制备方法为基础,系统的研究了 ZnO 多层薄膜结构的生 长特性,分析了这些结构的突出特点,并有针对性的制备了高频声表面波滤 波器件,获得了较好的结果。 本文系统地阐述了ZnO在结构、压电方面的特性;研究了以ZnO为基础 的声表面波器件的基本特性,指出了高阻和平整的表面结构是制备声表面波 器件的基本条件;分析了适合制备高频、低损声表面波器件所需的衬底材料; 针对多层结构分析了器件的频率和温度特性;介绍了适合制备高质量ZnO 薄 膜的新型等离子增强MOCVD 系统。该系统有许多创新之处,如利用DEZn 和O2为源,采用分开通气方法,通过面向衬底座的喷枪通源;采用均匀结构 电阻式加热器;采用无极变速高速旋转的衬底座;利用辅气路均匀下压气流 抑制热上升气流等。该系能有效抑制预反应问题;解决了薄膜的生长均匀性 问题;可利用等离子体发生装置对薄膜进行有效掺杂;适合制备高阻或P型 ZnO 薄膜。 首次使用MOCVD法在金刚石单晶衬底上生长了ZnO薄膜结构,使用气流 两步法对生长进行了优化,X光衍射谱图表明薄膜具有单一的趋向性。表面 分析表明慢速生长有利于籽晶的长大,PL谱分析和光吸收分析证实了样品具 有较强的紫外发射峰,通过生长的优化后内部的缺陷浓度得到了相应的减少。 通过拉曼散射测试进一步证明生长的ZnO/Diamond薄膜具有一定的组群对称 性。 在 MOCVD 法 生 长 中 , 通 过 生 长 温 度 和 气 流 的 调 整 , 改 善 了 1 WP=59 吉 林 大 学 硕 士 学 位 论 文 ZnO/Diamond/Si结构的薄膜质量,使晶粒取向性得到了改善。通过表面扫描 电镜的分析对样品的表面形貌进行了分析。PL光谱比较分析表明,低温生长 的薄膜紫外发光质量很差,而高温生长的样品中存在不同强度的深能级发光 峰。不同样品的光电子能谱对比表明通过优化,样品中与氧缺陷有关的峰逐 渐减弱,对于最终的样品获得了较好的化学计量比。电学测试显示高温下的 样品具有高阻和弱P型导电特性。 使用ZnO/Diamond/Si结构制备了声表面波滤波器件,获得了高阶模滤波 频率0.8GHz的高频SAW滤波器。分析了不同波长和膜厚的器件对频率特性的 影响,通过理论和实验分析表明,使用金刚石衬底后,表面波传播波速得到 提高,滤波器的中心频率从600M上升到870M左右,分析表明在使用精细的 光刻技术后,使用金刚石衬底有利于制备频率超过GHz的高频表面声波器件。 2
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TN304.05

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 赵春雷;氧化锌基紫外探测器的制备与研究[D];吉林建筑工程学院;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前8条
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8 金如良;朱虹;;ZnO薄膜微晶结构的电镜分析[A];中国电子学会生产技术学会理化分析四届年会论文集下册[C];1991年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 钟泽;ZnO和AlN薄膜的MOCVD生长及其性质研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 周金;基于声表面波技术的无线通信系统的研究[D];南开大学;2010年
3 周小芳;一些简单氧化物半导体薄膜的LIV效应及其输运性质研究[D];昆明理工大学;2010年
4 李淑红;基于声表面波技术的新型气体传感器的研究[D];南开大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王铁柱;基于硅基波导声光移频器理论与技术的研究[D];长春理工大学;2010年
2 单海燕;ZnO薄膜的水溶液法制备及Li~+、柠檬酸钠对ZnO生长的影响[D];大连理工大学;2010年
3 翟纪伟;氧化亚铜粉末、薄膜的制备及其光催化性能研究[D];中国海洋大学;2010年
4 黄华;射频声表面波梯形滤波器的研制[D];电子科技大学;2011年
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【同被引文献】
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4 刘云燕;袁玉珍;李洁;高绪团;;ZnO基紫外光电探测器的研究进展[J];材料导报;2007年10期
5 杨晓朋;宋平新;王新昌;姚宁;张兵临;;金刚石基压电薄膜研究进展[J];材料导报;2008年S2期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 陈汉鸿;ZnO薄膜和ZnO紫外探测器[D];浙江大学;2002年
2 周飞跃;GaN基MSM结构紫外探测器研究[D];电子科技大学;2006年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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【相似文献】
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2 罗风光;曹明翠;李洪谱;万安君;徐军;李再光;;MOCVD激光诱导选择原子层外延(LALE)生长室的研究[J];光子学报;1996年04期
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6 技物;中科院上海技物所承担的863高技术课题“HgCdTe-MOCVD薄膜材料长晶装置”通过成果鉴定[J];红外;1998年02期
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10 廖学明;唐为民;;用光辅助MOCVD制作巨磁阻薄膜PCMO[J];人工晶体学报;2005年06期
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8 ;An Investigation of Scalability of a Buffered Distributed Spray MOCVD Reactor by Numerical Analysis[A];第十一届全国MOCVD学术会议论文集[C];2010年
9 冉军学;王晓亮;胡国新;张露;殷海波;肖红领;李晋闽;;GaN MOCVD控制系统设计与研制[A];第十一届全国MOCVD学术会议论文集[C];2010年
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6 杨皓宇;锑化物自组织量子点的MOCVD制备研究及热光伏器件结构模拟[D];吉林大学;2013年
7 韩松;TiO_2/ITO纳米薄膜光催化电极的MOCVD制备及其掺杂改性的研究[D];浙江大学;2012年
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9 钟泽;ZnO和AlN薄膜的MOCVD生长及其性质研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 赵涧泽;MOCVD生长Sb掺杂ZnO薄膜的基本特性及ZnO同质结发光器件研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李伟;MOCVD的在线膜厚监测系统的设计与实现[D];武汉理工大学;2012年
2 刘加高;氧化锌MOCVD材料生长和器件应用[D];南京大学;2011年
3 鲁二峰;MOCVD温度监测与均匀性研究[D];浙江大学;2014年
4 李琼;MOCVD反应室温度场的研究[D];南昌大学;2013年
5 刘昌军;MOCVD计算机控制系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2004年
6 王宏伟;生产型MOCVD电气控制系统的研发[D];南昌大学;2013年
7 田宇;利用行星式MOCVD反应室生长AlGalnP红光外延片的研究[D];长春理工大学;2012年
8 黄军荣;第二代MOCVD控制系统方法研究[D];西安电子科技大学;2007年
9 周峰;MOCVD温度控制系统设计[D];浙江大学;2014年
10 唐巍;MOCVD法氧化锌薄膜材料生长[D];吉林建筑工程学院;2010年
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