氮摻雜p型ZnO薄膜材料的制備及光電性質(zhì)研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種具有六方結(jié)構(gòu)的寬禁帶Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料，室溫下其激子束縛能高達60meV，這一特性使ZnO具備了室溫下高效率激子發(fā)光的有利條件。因此，ZnO已經(jīng)成為低閾值紫外激光器的一種全新候選材料。然而，高質(zhì)量的p型ZnO難于獲得仍是實現(xiàn)ZnO紫外激光器件的最大障礙。目前，對p型ZnO中載流子遷移率過低和p型電導(dǎo)穩(wěn)定性較差等問題，國際上尚無詳細的研究和明確的結(jié)論。針對當前ZnO研究工作中的這些關(guān)鍵問題，本論文通過熱氧化方法制備氮

2、摻雜的p型ZnO薄膜，研究了ZnO實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的過程，分析了影響p型ZnO載流子輸運性質(zhì)的機制，討論了影響p型ZnO薄膜穩(wěn)定性的因素，具體的研究工作如下： 1.采用等離子體化學氣相沉積及后退火氧化的方法，制備出氮摻雜的p型ZnO薄膜。通過化學成分、結(jié)構(gòu)、表面形貌、光學和電學性質(zhì)的分析，揭示了氮原子進入氧化鋅晶格的氧格位，并被H鈍化，在熱誘導(dǎo)下逐漸被激活成為有效受主，進而實現(xiàn)了ZnO由n型向p型的轉(zhuǎn)變過程。 2.通過霍爾效應(yīng)與

3、溫度的依賴關(guān)系，研究了熱氧化方法制備的p型ZnO薄膜的電學性質(zhì)。重點討論了各種散射機制包括電離雜質(zhì)散射、壓電散射、聲學聲子散射、極化光學聲子散射、晶界散射和位錯散射對空穴載流子遷移率的影響，分析了p型ZnO中載流子遷移率過低的原因。估算出p型ZnO薄膜中氮受主的熱離化能是170meV。 3.討論了影響p型ZnO薄膜穩(wěn)定性的因素。研究發(fā)現(xiàn)，在黑暗條件下p型ZnO薄膜隨時間變化，其電學性質(zhì)比較穩(wěn)定；而對光輻照則比較敏感。討論了光輻照