收藏本站
《中国科学院研究生院(合肥物质科学研究院)》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

氮掺杂SnO_2薄膜生长与物性研究

潘书生  
【摘要】: 二氧化锡是一种非常适合构建紫外光电子器件和透明薄膜晶体管的氧化物半导体材料。本文的目的在于采用磁控溅射技术生长氮掺杂SnO_2薄膜,研究薄膜的光学和电学性能,探索氮掺杂实现p型导电的可行性,为构建SnO_2基光电子器件奠定了一定的基础。 本文采用磁控反应溅射的方法,以N_2和O_2分别作为氮源和氧源,制备氮掺杂SnO_2薄膜,系统地研究了薄膜的光学和电学性能。首次揭示了氮掺杂SnO_2薄膜中氮的位置和化学状态:氮离子部分替代SnO_2晶格中的氧离子,形成N-Sn-O键,薄膜由于氧空位被氮填补变得更加致密。发现了氮掺杂SnO_2薄膜生长取向依赖于沉积速率和薄膜的厚度,当厚度小于80 nm时,薄膜呈现[110]方向择优取向生长,当大于170 nm时表现多个方向生长。采用550 oC衬底温度下预先沉积20 nm厚的种子层薄膜,在400 oC衬底温度下沉积主层的两步生长法,实现氮掺杂SnO_2薄膜的择优取向生长。随着N_2和O_2混合气体中N_2比例的增加,氮掺杂SnO_2薄膜的折射率和消光系数增加,光学带隙发生红移,并首次通过氮掺杂实现SnO_2带隙在紫外-可见光区调制。首次观察到源于局域化激子的复合发光峰,随着样品温度和激发功率增加,氮掺杂SnO_2薄膜的发光峰位分别出现红移和蓝移的现象,具有典型的局域化激子发光特征,进一步分析表明这种局域化激子是由于薄膜中化学成分和晶粒结构分布不均匀等产生的势场波动和带尾态而引起的。发现了择优取向氮掺杂SnO_2薄膜源于Fabry-Pérot光学微腔干涉的角度依赖光致发光的现象,并基于Fabry-Pérot干涉论证了种子层生长可以显著地提高氮掺杂SnO_2薄膜的光学性能。在蓝宝石衬底上,利用磁控反应溅射的方法外延生长n型SnO_2薄膜,薄膜的载流子浓度和迁移率分别为2.1×10~(16) cm~(-3)和10.3 cm2/Vs,并观察到了室温下自由激子和间接带隙跃迁产生的复合发光。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(合肥物质科学研究院)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB383.2

【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴桂芳,宋学平,刘勇,林伟,孙兆奇;衬底温度对溅射硅基铜膜(Cu/Si)应力的影响研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年03期
2 易明芳;光阑·有效光阑·视场光阑[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2000年02期
3 李琳;季振国;张亚红;韩伟智;;氧化锌薄膜紫外光电导机理研究[J];半导体光电;2006年01期
4 陈蒲生,张昊,冯文修,刘剑,刘小阳,王锋;PECVD法低温形成SiO_xN_y介质膜的俄歇电子能谱和红外吸收光谱分析[J];半导体技术;2002年07期
5 张新亮,任雪斌,刘雪峰,黄德修;半导体光放大器增益饱和特性的研究[J];半导体技术;1997年06期
6 田民波,山田公;CO_2离化团束对Si基板表面的辐照效应[J];半导体学报;1997年04期
7 王晓峰,王雷,赵万顺,孙国胜,黄风义,曾一平;厚表层Si柔性绝缘衬底上SiC薄膜的外延生长[J];半导体学报;2004年12期
8 张小雷,孔金丞,马庆华,吴军,杨宇,姬荣斌;Hg_(1-x)Cd_xTe外延薄膜表面对红外透射光谱的影响[J];半导体学报;2005年11期
9 郭俊福;谢家纯;段理;何广宏;林碧霞;傅竹西;;Au/n-ZnO/p-Si结构的紫外增强型光电三极管的研制(英文)[J];半导体学报;2006年01期
10 李瑛;冯士维;杨集;张跃宗;谢雪松;吕长志;卢毅成;;ZnO单晶薄膜光电响应特性[J];半导体学报;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郝瑞亭;刘焕林;杨宇;;掺杂ZnO薄膜研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
2 方庆清;汪金芝;焦永芳;李锐;;Co含量对Zn_(0.6)Co_xFe_(2.4-x)O_4结构与磁性的影响[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
3 顾冰芳;徐国跃;任菁;蔡刚;罗艳;;半导体材料的红外吸收及低发射率方法研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑(Ⅲ)[C];2006年
4 祁争健;孙岳明;肖英博;颜大志;何艳芳;虞婧;韦斌;徐希恒;;新型双向传输型区域规整噻吩嵌段共聚物的合成与研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
5 周士芸;谢泉;闫万珺;陈茜;;CrSi_2能带结构和光学性质的第一性原理研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
6 陈德明;徐刚;;Cu_2O薄膜磁控溅射制备及特性分析[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
7 陈茜;谢泉;闫万珺;杨创华;赵凤娟;;Mg_2Si电子结构及光学性质的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
8 戴慧莹;董秋霞;;反射光及折射光偏振度变化规律的研究[A];2005年全国高校非物理类专业物理教育学术研讨会论文集[C];2005年
9 侯和峰;李春红;陈玉清;綦晓峰;徐丽丽;;低辐射镀膜玻璃[A];首届山东材料大会论文集(建筑材料篇)[C];2007年
10 孙喜莲;徐学科;邵建达;;铬过渡层对银膜的微结构、光学性质及附着力的影响[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张流强;基于微机械的光调制热成像器件研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年
2 刘贵昂;类金刚石薄膜a-SiC:H薄膜及环境因素对其结构与特性的影响[D];西南交通大学;2002年
3 赵东旭;氧化锌基材料紫外发光性质研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2002年
4 徐军;微波-ECR等离子体增强非平衡磁控溅射技术及CN薄膜的制备研究[D];大连理工大学;2002年
5 王磊;部分相干部分偏振光束的特性和应用研究[D];四川大学;2002年
6 金应荣;硒化镉(CdSe)单晶体生长及其室温核辐射探测器[D];四川大学;2002年
7 苑同锁;导电聚合物的合成及其红外反射性能在节能材料中的应用[D];四川大学;2002年
8 杨斌;聚变堆第一壁保护涂层的制备研究[D];四川大学;2002年
9 宋利民;软X射线多层膜反射镜的设计与制作[D];大连理工大学;2002年
10 王学华;TiO_2薄膜的结构、特性及生长模式的研究[D];武汉理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨洪军;金刚石衬底上ZnO薄膜的MOCVD生长及SAW器件的初步研究[D];吉林大学;2004年
2 马继承;氧化锌薄膜表面可控浸润性研究[D];东北师范大学;2004年
3 刘博阳;MOCVD法氧化锌薄膜的生长与氧化锌基紫外光探测器的研究[D];吉林大学;2004年
4 周慎平;用不同配比度的预烧粉末和陶瓷靶在Ag、Au、Pt底电极上溅射制取PZT铁电薄膜的研究[D];暨南大学;2000年
5 崔贲涛;立方氮化硼薄膜的汽相成核与生长研究[D];北京工业大学;2000年
6 刘洪;插Si层的Pt/Co多层膜的结构、磁性和磁光特性的研究[D];首都师范大学;2001年
7 叶超;α-C:F薄膜的沉积、结构与介电性质研究[D];苏州大学;2001年
8 崔岩;Ti-Ni贮氢薄膜的电化学性能研究及测试系统设计[D];大连理工大学;2001年
9 张立;脉冲激光淀积法制备介电存储薄膜的研究[D];北京工业大学;2001年
10 刘立;纯铝/铝合金基底上SiO_x陶瓷膜层的CVD制备及其性能研究[D];浙江大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 吴会军,朱冬生,向兰;有机溶剂热法合成纳米材料的研究与发展[J];化工新型材料;2005年08期
2 施尔畏,夏长泰,王步国,仲维卓;水热法的应用与发展[J];无机材料学报;1996年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹艳霞;王万杰;王经武;陈荣峰;;SnO_2纳米空心球的合成及在锂离子电池正极方面的应用(英文)[J];功能材料与器件学报;2009年01期
2 李跃萍;铝电解质中二氧化锡的光谱测定[J];光谱实验室;1999年05期
3 袁福龙,傅洪海,刘丹宁,朱宇君,袁宏宇;用超声喷雾热分解法制备二氧化锡薄膜[J];黑龙江大学自然科学学报;2000年02期
4 刘梅,薛丽,张晓芬,刘凯,孟祥东,李海波;SnO_2及掺杂CuO的SnO_2纳米粉末的制备与表征[J];松辽学刊(自然科学版);2001年04期
5 丁钟复,郝秀芳;锑掺杂的二氧化锡纳米粉粒抗静电性能的探讨[J];上海纺织科技;2003年05期
6 黄世震;陈文哲;林伟;;纳米SnO_2材料的电子显微镜表征[J];传感技术学报;2006年05期
7 敖伟琴;李均钦;杨华明;;机械化学法合成二氧化锡纳米晶(英文)[J];深圳大学学报(理工版);2007年01期
8 应中;二氧化锡的活化烧结术[J];玻璃与搪瓷;1978年04期
9 薄占满;掺Sb二氧化锡半导体导电机理的实验探讨[J];无机材料学报;1990年04期
10 秦毅红,张云河,李新海,张昭;超细二氧化锡(SnO_2)气敏性的研究[J];中国陶瓷;1999年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈帅;齐利民;;二氧化锡纳米棒阵列的可控合成及其高倍率锂电性能[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
2 王猛;徐立强;杨剑;;氮化硼作载体负载二氧化锡在光催化性能方面的研究[A];中国化学会第28届学术年会第11分会场摘要集[C];2012年
3 贾博翔;贾薇娜;曲凤玉;武祥;;核壳结构的二氧化锡其高效的光催化性能[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
4 邵乐喜;刘小平;屈菊兰;谢二庆;贺德衍;陈光华;;原位氮掺杂对CVD金刚石薄膜生长和结构的影响[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
5 李蕾;曲风玉;;分子筛模板法合成二氧化锡介孔材料及其气敏性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
6 朱蕾;孙钰珺;余志勇;崔晓莉;;氮掺杂纳米结构TiO_2薄膜的制备及其可见光光电性能[A];TFC’09全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2009年
7 刘畅;匡勤;谢兆雄;郑兰荪;;不同贵金属负载的二氧化锡纳米八面体的气敏性质研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
8 张凌云;杨玉林;范瑞清;;氮掺杂氧化锌的制备及其染料敏化太阳能电池的性能研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
9 蒋海燕;戴洪兴;何洪;;蠕虫状介孔二氧化锡的合成及表征[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
10 尉吉勇;黄柏标;曹传祥;姚书山;张琦;徐光辉;王泽岩;荆象阳;王朋;郑立仁;冯圣玉;;氮掺杂纳米钛酸铋的制备及光谱性质表征[A];第14届全国晶体生长与材料学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 河北 王春明;半导体气敏器件简介[N];电子报;2002年
2 钟晓王;云锡2项新成果通过国家标准审定[N];红河日报;2008年
3 康殿芬;云锡建成中国最大的锡深加工基地[N];中国有色金属报;2003年
4 伍宇;神奇节能玻璃[N];中国房地产报;2005年
5 周忠华;用光催化剂配制抗菌釉[N];广东建设报;2005年
6 方霏;高科技路面材料有效净化汽车尾气[N];人民公安报;2010年
7 长沙壹纳光电材料有限公司技术总监 陈明飞;ITO靶材企业应埋头向下精细创新[N];中国电子报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汪庆卫;稀土掺杂二氧化锡陶瓷电极的制备及性能研究[D];东华大学;2012年
2 潘书生;氮掺杂SnO_2薄膜生长与物性研究[D];中国科学院研究生院(合肥物质科学研究院);2007年
3 王磊;二氧化锡纳米材料的制备与扩展[D];华东理工大学;2011年
4 袁晓玲;氮掺杂多孔炭材料的制备、表征及性能研究[D];吉林大学;2012年
5 鲁娜;非金属元素掺杂及分子印迹聚合物修饰TiO_2纳米管阵列电极光电催化性能研究[D];大连理工大学;2008年
6 张锋;碳基及锡基锂离子电池负极材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2009年
7 赵鹤云;SnO_2一维纳米材料的制备、表征以及特性研究[D];昆明理工大学;2006年
8 秦好丽;氮掺杂二氧化钛的制备及可见光下对有机物的降解研究[D];华南理工大学;2006年
9 徐进;直拉硅单晶中氧沉淀及其诱生缺陷的透射电镜研究[D];浙江大学;2003年
10 赵磊;脉冲激光沉积纳米氧化钛薄膜及其光催化性能的研究[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于建勇;二氧化锡微球合成及形貌控制研究[D];华东理工大学;2012年
2 黄晓俊;二氧化锡涂层的制备和气敏性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 任鑫帮;离子液体辅助水热合成二氧化锡和铜的制备及其性能研究[D];延边大学;2012年
4 彭瑞芹;二氧化锡纳米结构制备与表征研究[D];山东师范大学;2012年
5 顾海权;二氧化锡光学、气敏和磁学性质的研究[D];电子科技大学;2012年
6 宣鑫科;掺铟二氧化锡薄膜(ITO)的制备及其性质研究[D];华东师范大学;2010年
7 顾芸;二氧化锡多孔陶瓷膜的制备及其表征[D];南京理工大学;2013年
8 于志鹏;二氧化锡纳米孔的制备及其性能研究[D];黑龙江大学;2012年
9 余芳;直径可控钴掺杂二氧化锡一维纳米结构制备与表征研究[D];湖南师范大学;2010年
10 王海镔;二氧化锡纳米结构的制备及其光学性能研究[D];湖南大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026