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《中国科学技术大学》 2006年
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宽带隙半导体ZnO(及SiC)薄膜的制备及其物性研究

邹优鸣  
【摘要】:在半导体材料的发展中,一般将Si,Ge称为第一代电子材料,GaAs,InP,GaP,InAs,AlAs等称为第二代电子材料,而将宽带隙高温半导体ZnO,SiC,GaN,AlN以及金刚石等称为第三代半导体材料。随着科学技术的发展,对能在极端条件(如高温、高频、大功率、强辐射)下工作的电子器件的需求越来越迫切。常规半导体如Si,GaAs等已面临严峻挑战,故发展宽带隙半导体(E_g>2.3 eV)材料已成为当务之急。 在本论文中,我们主要讨论了宽带隙半导体材料ZnO、SiC薄膜的制备及其物性研究。 对于ZnO薄膜,我们采用TFA-MOD(Trifluoroacetate Metalorganic Deposition)方法,制备出平整、致密且有取向的ZnO薄膜。对ZnO薄膜的制备,反应的热化学过程和ZnO薄膜(及ZnO纳米体系)的光学性质进行了深入的研究: ● ZnO薄膜的制备:我们采用TFA-MOD方法,经过大量试验摸索后,成功制备出平整致密的ZnO取向薄膜。将该法应用于ZnO薄膜的制备尚属首例,至今未见同样的报道。 ● 对前驱体的优化:在实验中我们发现,前驱体溶胶对最终得到的ZnO薄膜的表面形貌、结晶质量以及其他诸多性质都会产生至关重要的影响。因此我们把前驱体溶胶及其老化过程作为研究的重点,解决了困扰多时的前驱体气化问题,并指出三氟乙酸锌的水解是抑制气化的关键所在,而Zn_4O(CF_3COO)_6是最有可能的水解产物,并给出其空间立体结构。进一步加入单乙醇胺(MEA)对溶胶进行优化,获得了更为优质的ZnO薄膜。 ● 对ZnO光致发光的研究:我们分别就ZnO薄膜和ZnO纳米棒两种体系的光致发光进行了对比研究。主要探讨的对象是紫外、蓝光、绿光的起源及性质。结果表明380 nm紫外发光峰为ZnO的近带边(NBE)发射;505 nm绿光的发光中心为单电离氧空位(V_o~+);520 nm绿光则可能是导带底到O_(Zn)缺陷能级的跃迁;580和625 nm的黄橙光不是很常见,它们的来源并不十分清楚,但可以肯定的是跟ZnO中的富氧型缺陷有关。薄膜样品在900℃热处理后出
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O484.1

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【参考文献】
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