磁控濺射制備磷摻雜氧化鋅薄膜及其性質(zhì)的研究.pdf

1、氧化鋅是一種寬帶隙半導體（3.37eV），具有大的激子束縛能（60meV），在室溫下容易獲得強的激子發(fā)射，被認為是制備紫外發(fā)光和發(fā)光二極管的理想材料，在壓電器件，紫外發(fā)光探測器，氣敏傳感器等方面都有十分重要的應用。因此，成為近年來繼GaN之后寬帶隙半導體研究領(lǐng)域的熱點課題。
　　本論文針對氧化鋅（ZnO）研究中的“磷摻雜p型ZnO的制備和性能”問題展開研究工作。采用磁控濺射方法，以高純的Ar和O2為濺射氣體，ZnO：P2O5(2w

2、t％)為靶材，在硅襯底上生長磷摻雜的ZnO薄膜，通過后期熱處理提高了磷摻雜ZnO薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，改善了光學電學性質(zhì)，并在750℃空氣中快速熱退火條件下獲得磷摻雜的p型ZnO；系統(tǒng)研究了不同氣體成分和不同退火溫度對磷摻雜ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)、電學和光學性質(zhì)的影響。本文還研究了退火對本征氧化鋅薄膜的影響，通過氧化鋅和磷摻雜氧化鋅的對比，根據(jù)本文的實驗結(jié)果并結(jié)合文獻報道的內(nèi)容對磷（P）摻雜形成p型氧化鋅形成機制進行了探討。
　　利用X-射線

3、衍射、霍爾測量儀、Raman光譜及掃描電子顯微鏡對薄膜的性能進行了分析測試，并利用光致發(fā)光方法研究了薄膜的發(fā)光性質(zhì)。
　　結(jié)果表明當Ar和O2為流量比為1/0.05時,能觀察到明顯的紫外發(fā)光,可在快速熱退火后得到磷摻雜p型ZnO薄膜,隨著O2含量增加，紫外發(fā)光峰逐漸消失,轉(zhuǎn)變?yōu)閚型；只有在750℃空氣快速熱退火后才能充分激活磷受主，得到了穩(wěn)定的p型ZnO:P薄膜。隨著退火溫度的升高，氧化鋅薄膜質(zhì)量變好，當退火溫度是900℃時，結(jié)晶