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MgZnO薄膜及其紫外光电探测器制备和特性研究

韩舜  
【摘要】:MgZnO材料具有晶格匹配的衬底,无毒环保、带隙可调范围宽等优势,因此近年来MgZnO材料的制备及紫外探测器的研制成为了一个研究热点。本论文利用反应磁控溅射和金属有机物化学气相沉积方法(MOCVD)制备出六角和立方结构的MgZnO薄膜,并研究MgZnO薄膜的性质及其在紫外探测器件方面的应用。主要研究内容如下 [1]利用反应多靶磁控溅射的方法,在石英和c面蓝宝石衬底上获得了单一六角取向Mg_(0.53)Zn_(0.47)O薄膜材料。并在所生长Mg_(0.53)Zn_(0.47)O薄膜上制备了可探测270-320nm紫外光的探测器件。并开展了不同衬底对Mg_(0.53)Zn_(0.47)O薄膜紫外光吸收和紫外光响应性质影响的研究。 [2]用反应磁控溅射的方法,在石英衬底上制备了不同Mg组分的立方结构MgZnO薄膜,并研究薄膜的结晶及光学性质。优化生长条件,在不同面的蓝宝石衬底上制备了立方MgZnO薄膜。并且开展了不同退火温度对不同面蓝宝石衬底上立方MgZnO结晶质量,表面形貌,吸收光谱等性质的影响。 [3]利用MOCVD的方法,在晶格匹配的单晶MgO衬底上,通过在生长MgZnO之前加入一层MgO缓冲层的方法,获得了高平整度的Mg_(0.58)Zn_(0.42)O单晶薄膜,并且在平整表面的Mg_(0.58)Zn_(0.42)O薄膜上制备了响应峰值在240nm,响应截止边在255nm的MSM结构日盲紫外探测器。开展了MgO缓冲层对立方MgZnO薄膜结晶质量、表面形貌、吸收光谱等性质影响的研究。通过优化生长条件,在MgO衬底上获得了高质量的单晶立方MgZnO薄膜。通过湿法刻蚀的方法在薄膜制备具有内增益的光导型太阳盲紫外探测器。当探测器工作在大于15V偏压时,器件对238nm紫外光的量子效率大于100%。 [4]首次利用两步退火的方法制备了Au/Mg_(0.27)Zn_(0.73)O/In肖特基光伏型紫外探测器,器件在-5V偏压下可见光响应度比原生样品上制备的探测器小了近一个数量级。通过对两步退火方法对六角结构MgZnO薄膜表面形貌、光致发光等性质影响的研究揭示退火处理造成Au电极与MgZnO薄膜间接触特性变化的原因。


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