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《浙江大学》 2006年
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直流磁控溅射制备In-N共掺p型ZnO薄膜

林益梅  
【摘要】:ZnO作为一种新型半导体材料,在短波发光二极管(LEDs)、短波激光器(LDs)和紫外探测器领域有着非常广阔的应用前景,和已经产业化的GaN材料相比,ZnO具有一系列优点:(1)自由激子束缚能高达60meV,远高于GaN的24meV,这样ZnO在室温下就可以产生激子发射;(2)ZnO的制备温度远低于GaN,而且ZnO原料很便宜,又可以采用湿化学方法进行刻蚀,成本很低;(3)ZnO制备对衬底的要求没有GaN苛刻,可以采用大面积的衬底;(4)ZnO抗粒子辐射性很强,可以在一些恶劣的环境中使用。因此ZnO有望在不远的将来在光电领域成为GaN之外的一个新选择。 本征ZnO因其本征缺陷而呈现刀型导电性,通过掺入Al、Ga等施主元素,性能优异的n型ZnO的制备已渐趋成熟,但是由于受主元素固溶度低以及施主缺陷的自补偿等原因,ZnO的p型掺杂很困难。在所有的受主元素中,N被认为是最合适的,一些研究小组以N作为掺杂元素制备出了p型ZnO薄膜,但是或者载流子浓度低、电阻率高,或者性能不稳定,P型ZnO的制备困难已经成了ZnO光电材料发展的瓶颈。 近来提出的施主和受主共掺技术为p型ZnO的制备提供了新的思路。根据理论预测,共掺可以制备出载流子浓度高、电阻率低以及稳定的p型ZnO,而且采用Ga-N、Al-N共掺的方法已经得到性能较好的p型ZnO薄膜。本文根据这一思路,在作者实验室原有的ZnO p型掺杂的基础上,采用创新的In-N共掺的方法制备p型ZnO薄膜,为制备ZnO基光电器件打下基础 以下是本文的研究内容: 1.采用直流反应磁控溅射在玻璃衬底上沉积了In-N共掺ZnO薄膜,衬底温度520℃时,空穴浓度最高为2.58×10~(18)cm~(-3),同时电阻率最低为3.91Ωcm,霍尔迁移率为0.62cm~2V~(-1)s~(-1)。 2.对薄膜样品进行XRD衍射分析,其半高宽最小值为0.241°,之前的文献报道的纯ZnO薄膜的半高宽最小值在0.20°左右,共掺ZnO薄膜有较好的晶体质量。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN304

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