氧化鋅-碳化硅異質(zhì)結(jié)的電子和化學(xué)結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)半導(dǎo)體材料由于禁帶寬度大、激子能量高等諸多優(yōu)點(diǎn)呈現(xiàn)出良好的紫外光電特性。然而由于電導(dǎo)率較低、載流子濃度不高、穩(wěn)定性較差等原因，p型ZnO材料的制備仍然面臨較大的挑戰(zhàn)，直接影響了ZnO基器件的性能。因此尋找合適襯底制備高質(zhì)量ZnO異質(zhì)結(jié)具有重要的意義。而碳化硅(SiC)由于熱穩(wěn)定性高、化學(xué)性能穩(wěn)定、熱導(dǎo)率高、電子飽和和漂移速度快等特點(diǎn)，與ZnO的晶格失配度?。s5％），在SiC襯底上能夠獲得高質(zhì)量的ZnO異質(zhì)結(jié)且應(yīng)用在光電

2、器件上。
　　本論文研究不同生長方式下制備的ZnO/SiC界面的電子和化學(xué)結(jié)構(gòu)，揭示影響異質(zhì)結(jié)性能的關(guān)鍵要素，為器件性能的優(yōu)化提供技術(shù)支持。主要工作包含在n型6H-SiC襯底上利用磁控濺射和分子束外延(MBE)生長ZnO薄膜，以及利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備ZnO納米線和薄膜。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)表征所生長薄膜的結(jié)構(gòu)，采用X射線光電子能譜(XPS)、X射線俄歇譜(XAES)、紫外光電子譜(UPS)

3、以及同步輻射光譜學(xué)技術(shù)表征所得樣品的界面電子和化學(xué)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。
　　主要研究成果為:
　　一、采用不同的制備方法（磁控濺射和MBE）所得的ZnO/SiC異質(zhì)結(jié)界面存在不同化學(xué)結(jié)構(gòu)。其中磁控濺射ZnO/SiC異質(zhì)結(jié)，界面處不止存在Si-C鍵、Zn-O鍵，還有Si-O鍵、硅酸鋅類(Zn2SiO4)化合物。MBE方法得到的樣品，界面處并沒有硅酸鋅(Zn2SiO4)。此類樣品界面處其價帶偏量為(1.2±0.3) eV，導(dǎo)帶偏量為0.8

4、 eV，從而解釋了同型的ZnO/SiC異質(zhì)結(jié)具有優(yōu)越整流特性的原因。
　　二、利用化學(xué)氣相沉積法(CVD)在鋁摻雜ZnO(AZO)和銅銦鎵硒(CIGSe)等襯底上制備ZnO。在不使用催化劑的情況下通過調(diào)控制備參數(shù)獲得不同形態(tài)的ZnO納米結(jié)構(gòu)，為優(yōu)化薄膜太陽能電池性能提供技術(shù)支持。
　　上述成果有助于優(yōu)化基于ZnO的異質(zhì)結(jié)器件性能，為寬禁帶半導(dǎo)體材料薄膜的集成提供基礎(chǔ)性技術(shù)支撐，對ZnO相關(guān)研究（如ZnO異質(zhì)結(jié)界面處的二維電子