非極性ZnO薄膜的制備及其光電性能研究.pdf

1、ZnO是一種直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體材料，室溫下禁帶寬度為3.37eV，自由激子結(jié)合能高達(dá)60meV，遠(yuǎn)大于GaN的25meV。作為一種優(yōu)秀的半導(dǎo)體材料，ZnO在太陽能電池、聲表面波器件、短波長發(fā)光二極管和紫外光探測器等方面有著廣泛的應(yīng)用。但是現(xiàn)階段ZnO薄膜的生長通常是沿著c軸方向生長出來的（002）面取向的極性ZnO薄膜，在這個方向上生長的薄膜由于自發(fā)極化和壓電效應(yīng)的差異而產(chǎn)生沒有抵消的極化電荷，該電荷會在量子阱中產(chǎn)生內(nèi)建電場，降低電

2、子可空穴的復(fù)合的幾率從而影響器件的發(fā)光效率。如果改變薄膜的生長方向，使得薄膜沿垂直于c軸方向生長可以解決這個問題，目前已經(jīng)有比較多關(guān)于非極性ZnO薄膜的研究，但是對于生長高質(zhì)量、穩(wěn)定可靠、重復(fù)性較高的非極性ZnO薄膜依然是科學(xué)界的一大難題。本文基于單源化學(xué)氣相沉積法和磁控濺射法異質(zhì)外延生長非極性ZnO薄膜，就薄膜的生長工藝和光電性能做一定的討論，具體內(nèi)容如下：
　　1.在采用SSCVD法制備出結(jié)晶質(zhì)量良好的a面ZnO薄膜的基礎(chǔ)上，

3、分析襯底表面對薄膜的影響，發(fā)現(xiàn)襯底表面孿晶結(jié)構(gòu)會在成膜時形成小角度晶界，嚴(yán)重影響薄膜的結(jié)晶質(zhì)量。
　　2.采用射頻磁控濺射法在（012）Al2O3襯底上穩(wěn)定重復(fù)的生長出高質(zhì)量的a面ZnO薄膜。應(yīng)力研究表明采用射頻磁控濺射法制備出的a面ZnO薄膜要比采用SSCVD方法制備的a面ZnO薄膜受到的應(yīng)力要小。
　　3.對比不同襯底溫度和退火溫度下非極性ZnO薄膜的PL譜，發(fā)現(xiàn)襯底溫度為450℃，退火溫度為600℃時，非極性ZnO薄膜