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《昆明理工大学》 2010年
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A1掺杂ZnO薄膜的制备及激光感生电压效应

李勇  
【摘要】:ZnO属Ⅱ-Ⅵ族宽禁带直接带隙化合物半导体材料,属于六方纤锌矿结构。由于(002)面的表面自由能最低,晶体有C轴择优取向的特性。A1掺杂ZnO透明导电薄膜具有优异的光学、电学性质,作为一种重要的光电子信息材料得到了广泛的研究。本文首次用PLD方法在蓝宝石倾斜衬底上生长的Zn1-xAlxO薄膜中发现了激光感生电压(LIV)效应。研究了生长温度、生长氧压、退火氧压、Al掺杂量对LIV效应的影响。 采用固相反应法制备了Al掺杂的一系列Z1-xAlxO多晶陶瓷作为制备Zn1-xAlxO薄膜的靶材,经x射线0-20衍射分析陶瓷靶材均为六方纤锌矿结构。用标准四探针法测量了靶材的电阻行为,结果表明一系列Al掺杂量的Zn1-xAlxO靶材都呈现半导体的电阻行为,当掺杂量x=1at%时,靶材的电阻率最低。 采用脉冲激光沉积法(PLD)在(0001)面蓝宝石和(111)面Si单晶衬底上制备了单一C取向的Zn1-xAlxO薄膜,讨论了生长氧压、生长温度、退火氧压、A1掺杂量对Znl-xAlxO薄膜的晶体结构和结晶质量的影响。 用单0扫描测量了不同Al掺杂浓度下Zn1-xAlxO薄膜的摇摆曲线,结果表明:所有的Zn1-xAlxO薄膜的摇摆曲线对称性很好,薄膜的结晶质量很好;随着Al原子掺杂浓度的增加,摇摆曲线的半高宽增大。 采用标准四探针法测量了不同制备工艺下在蓝宝石和硅单晶衬底上沉积的Zn1-xAlxO薄膜的电阻温度关系,结果显示:随着温度的降低,在P型si单晶衬底上沉积的Zn1-xAlxO薄膜,在Al原子浓度从x=0.5at%到x=1.5at%,薄膜的电阻存在着由半导体电阻行为向导体电阻行为的转变,而当A1原子浓度为x=2at%和x=3at%时,薄膜的电阻为导体行为;在A1203衬底上沉积的Zn1-xAlxO薄膜,当衬底温度为800℃时,薄膜的电阻呈现半导体的电阻行为,当衬底温度为400℃时,薄膜的电阻呈现导体的电阻行为。 测量了不同制备工艺下Zn1-xAlxO薄膜的激光感生电压信号,并分析LIV信号的半高宽τ、上升沿时间τr和下降沿时间τd,得出了使其最小时的制备工艺,为Zn1-xAlxO薄膜在高灵敏度、快响应器件中的应用提供了一个依据。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.2

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