磁控濺射法制備ZnO薄膜及光電導(dǎo)探測(cè)器的研制.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，激子復(fù)合能高，在紫外區(qū)具有高的光電導(dǎo)特性，電子誘生缺陷低，外延生長(zhǎng)溫度低、成膜性強(qiáng)，有利于制備高性能的紫外探測(cè)器。本論文用磁控濺射法制備了ZnO薄膜，研究了制備工藝對(duì)ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響；然后用電子束蒸發(fā)法蒸鍍Al/Au接觸電極，制備了ZnO基光電導(dǎo)型紫外探測(cè)器，并對(duì)其性能進(jìn)行檢測(cè)。主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　（1）研究了襯底溫度對(duì)ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的影響。隨著襯底溫度升高，ZnO薄膜趨向球

2、狀生長(zhǎng)，并且顆粒尺寸逐漸增大；體載流子濃度逐漸增加，遷移率和電阻率逐漸減小。當(dāng)襯底溫度為600℃時(shí)載流子濃度最高為3.465×1019/cm3，遷移率和電阻率最小分別為0.8051cm2/v·s、0.238Ω·cm。由于膜內(nèi)部缺陷和應(yīng)力的影響，襯底溫度為600℃時(shí)禁帶寬度最大為3.28eV。
　?。?）研究了濺射功率對(duì)ZnO薄膜結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。當(dāng)功率為130W時(shí)，制備的ZnO薄膜的顆粒尺寸最均勻，XRD的衍射峰半高寬最窄，載

3、流子濃度、電阻率最小分別為4.52×1016/cm3和4.85Ω·cm，遷移率最大為17.68cm2/v·s。隨著濺射功率的增大，制備的ZnO薄膜的禁帶寬度由3.25逐漸增大到3.27。
　　（3）研究了工作壓強(qiáng)對(duì)ZnO薄膜結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。從0.5Pa到2.0Pa，隨著濺射壓強(qiáng)的增大，ZnO薄膜的顆粒呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)濺射壓強(qiáng)在1.5Pa時(shí)，制備的ZnO薄膜表面顆粒最均勻，結(jié)構(gòu)最致密，當(dāng)壓強(qiáng)為1.0Pa時(shí)，制備的薄膜

4、應(yīng)力最小為1.164GPa。當(dāng)濺射壓強(qiáng)為1.5Pa時(shí)，半高寬最小，薄膜晶粒尺寸最大為18.4nm。制備的ZnO薄膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有良好的透過(guò)特性，在紫外光波段具有良好的吸收特性，禁帶寬度在2.0Pa下最小，為3.252eV。
　　（4）研究了退火溫度對(duì)ZnO薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。隨著退火溫度的升高，ZnO薄膜的顆粒尺寸逐漸增大，半高寬逐漸減小，結(jié)晶程度逐漸變好。隨著退火溫度的升高，電阻率先增大后減小，體載流子濃度先減小后增大，遷