P型ZnO薄膜的優(yōu)化制備及其應(yīng)用.pdf

1、ZnO 是一種新型的II-VI 族直接寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料。室溫條件下，其禁帶寬度為3.37eV(對(duì)應(yīng)紫外光的波長(zhǎng))，激子束縛能為60meV(有利于實(shí)現(xiàn)高效率的激光發(fā)射)。這些特性使其在紫外探測(cè)器、LED 和LD 等光電子器件領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。但是由于ZnO 本征呈n 型導(dǎo)電特性，其p 型材料制備非常困難，很難獲得性能較好的pn 結(jié)。這一直阻礙了ZnO 在光電子領(lǐng)域的應(yīng)用。研究人員針對(duì)這一難題，采用了諸多方法實(shí)現(xiàn)了ZnO材料p

2、型導(dǎo)電。同時(shí)，分別嘗試了制備ZnO 基pn 結(jié)。但是，p 型ZnO 薄膜或者不能獲得pn 結(jié)、或者形成的pn 結(jié)不能實(shí)現(xiàn)電發(fā)光、或者電致發(fā)光非常微弱，這主要是由于p 型ZnO薄膜的材料特性太差。因此，制備具有器件級(jí)的p 型ZnO 薄膜仍然是ZnO 應(yīng)用于光電子領(lǐng)域的關(guān)鍵。 本論文利用超聲噴霧熱分解技術(shù)，采用N-Al 共摻的方法，成功制備出具有p 型導(dǎo)電特性的ZnO 薄膜。對(duì)p 型ZnO 薄膜進(jìn)行了優(yōu)化制備，并將其應(yīng)用于太陽(yáng)能電池

3、及ZnO 基pn 結(jié)。主要內(nèi)容如下： 1．通過(guò)對(duì)生長(zhǎng)溫度、摻雜比例和生長(zhǎng)時(shí)間等參數(shù)的優(yōu)化，在普通玻璃襯底上成功制備出具p 型ZnO 薄膜。其電學(xué)特性：電阻率29.6Ωcm、遷移率1.29cm2V-1s-1、空穴濃度1.64×1017cm-3。 2．通過(guò)在普通玻璃襯底和ZnO 薄膜之間引入同質(zhì)本征緩沖層的方法，來(lái)減弱玻璃襯底對(duì)于ZnO 薄膜的不良影響，從而提高了ZnO 薄膜的質(zhì)量，成功地制備出遷移率高達(dá)12.3cm2V-1

4、s-1 的p 型ZnO 薄膜。 3．采用新型的I-V 族雙受主N-K 共摻的方法制備出遷移率高達(dá)14.8 cm2V-1s-1 的p 型ZnO 薄膜。但是由于結(jié)果不穩(wěn)定，還有待于進(jìn)一步的研究。 4．在Corning 7059 襯底上，嘗試了把p 型ZnO 薄膜作為透明導(dǎo)電膜應(yīng)用于微晶硅太陽(yáng)能電池中，其開(kāi)路電壓為0.47V。 5．通過(guò)在Si 襯底上直接生長(zhǎng)ZnO 薄膜的方法，成功制備出n-Si/p-ZnO 和p-Si