ZnO薄膜的制備及其N摻雜性能研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)作為第三代新型寬禁帶半導(dǎo)體材料（禁帶寬度:3.37eV），具有很高的激子束縛能（室溫下約為60meV），這使得它可能在短波長光電器件（如:紫外發(fā)光二極管、紫外激光二極管、抗輻射太空紫外光電探測器等）方面發(fā)揮重大作用。目前，ZnO已經(jīng)成為短波長光電功能材料領(lǐng)域中人們廣泛關(guān)注的一個焦點。制備ZnO基光電器件的一個重要基礎(chǔ)就是同時制備出n型和p型ZnO材料，然而目前高質(zhì)量的p型ZnO薄膜制備較為困難，這已然成為制約ZnO材料在

2、光電領(lǐng)域?qū)嵱没囊粋€主要問題。本論文利用有機金屬化學(xué)氣相沉積(MOCVD)技術(shù)在Si襯底上制備出高質(zhì)量的本征ZnO薄膜并且實現(xiàn)了ZnO的p型摻雜。具體內(nèi)容如下:
　　首先，利用MOCVD技術(shù)在Si(111)襯底制備出本征（非故意摻雜）ZnO薄膜，通過X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、霍爾效應(yīng)測試(Hall)和低溫光熒光測試(PL)等技術(shù)研究了生長溫度對本征ZnO薄膜結(jié)構(gòu)及光電性質(zhì)的影響，從而得到制備本征ZnO薄膜的優(yōu)

3、化生長條件，制備出高質(zhì)量的本征ZnO薄膜。
　　然后，以優(yōu)化的本征ZnO薄膜生長條件為基礎(chǔ)，利用笑氣(N2O)作為N摻雜源，通過射頻發(fā)生器使其離化，將N2O等離子中的N離子摻雜到ZnO薄膜中，從而制備出ZnO∶N薄膜。我們利用XRD、Hall、X射線光電子能譜(XPS)和PL測試技術(shù)，系統(tǒng)地研究了射頻離化功率對N摻雜的ZnO薄膜結(jié)構(gòu)及光電性質(zhì)的影響，并且根據(jù)實驗結(jié)果，提出一種可能的p型ZnO∶N的摻雜機制。
　　實驗表明，當