寬禁帶半導體薄膜制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、在半導體材料的發(fā)展中,一般將Si、Ge稱為第一代半導體材料,GaAs、InP、GaP等稱為第二代半導體材料,而將寬禁帶半導體GaN、ZnO等稱為第三代半導體材料。六方纖鋅礦結構的GaN和ZnO材料由于具有獨特的光電性能,在發(fā)光二極管、短波長激光器、發(fā)光顯示器件、光探測器等領域有廣泛的應用,成為近年來國際前沿研究熱點之一,受到世界各國廣泛關注。
　　本文采用磁控濺射法、PLD和溶膠-凝膠法在Si(111)、Si(100)、γ-LiA

2、lO2、玻璃等襯底上沉積了ZnO薄膜,采用金屬有機化學氣相沉積法在γ-LiAlO2襯底上制備了GaN薄膜,采用溶膠-凝膠法在玻璃襯底上沉積了摻Al的ZnO薄膜,并對薄膜的結構和發(fā)光性能進行了表征。論文主要包括以下幾個方面內容:
　　1、研究單晶硅和鋁酸鋰襯底材料與 ZnO的匹配。采用磁控濺射法在Si(100)、Si(111)、γ-LiAlO2(100)、γ-LiAlO2(301)、γ-LiAlO2(302)襯底上沉積了ZnO薄膜。

3、討論了ZnO薄膜的擇優(yōu)取向和結晶質量與晶格失配率的關系。并在γ-LiAlO2(301)和(302)襯底上生長出了非極性的a面ZnO薄膜。
　　2、采用磁控濺射法、脈沖激光沉積法和溶膠-凝膠旋轉涂敷法制備了ZnO薄膜。并討論了不同制備方法、不同襯底材料、不同襯底溫度、及不同后處理工藝對氧化鋅薄膜特性的影響。用脈沖激光沉積法,在γ-LiAlO2(100)襯底上沉積了高質量的ZnO發(fā)光薄膜,發(fā)光峰(峰位377nm)半峰全寬僅為96meV

4、。發(fā)現了生長不均勻的ZnO薄膜在光致發(fā)光時的反常現象,并分析了可能的原因。
　　3、用MOCVD法在γ-LiAlO2(100)襯底上制備出非極性的m面GaN薄膜,在γ-LiAlO2(302)襯底上制備出了非極性的a面GaN薄膜。而且GaN薄膜樣品有很強的紫外發(fā)光峰(峰位363nm),m面GaN薄膜發(fā)光峰半峰全寬為128meV,而a面GaN薄膜發(fā)光峰半峰全寬僅為102meV。
　　4、用溶膠-凝膠旋轉涂敷法在玻璃襯底上生長了摻