氮摻雜SnO-,2-薄膜生長與物性研究.pdf

1、二氧化錫是一種非常適合構(gòu)建紫外光電子器件和透明薄膜晶體管的氧化物半導體材料。本文的目的在于采用磁控濺射技術(shù)生長氮摻雜SnO2薄膜，研究薄膜的光學和電學性能，探索氮摻雜實現(xiàn)p型導電的可行性，為構(gòu)建SnO2基光電子器件奠定了一定的基礎(chǔ)。
　　 本文采用磁控反應濺射的方法，以N2和O2分別作為氮源和氧源，制備氮摻雜SnO2薄膜，系統(tǒng)地研究了薄膜的光學和電學性能。首次揭示了氮摻雜SnO2薄膜中氮的位置和化學狀態(tài)：氮離子部分替代SnO2晶

2、格中的氧離子，形成N-Sn-O鍵，薄膜由于氧空位被氮填補變得更加致密。發(fā)現(xiàn)了氮摻雜SnO2薄膜生長取向依賴于沉積速率和薄膜的厚度，當厚度小于80 nm時，薄膜呈現(xiàn)[110]方向擇優(yōu)取向生長，當大于170 nm時表現(xiàn)多個方向生長。采用550℃襯底溫度下預先沉積20 nm厚的種子層薄膜，在400℃襯底溫度下沉積主層的兩步生長法，實現(xiàn)氮摻雜SnO2薄膜的擇優(yōu)取向生長。隨著N2和O2混合氣體中N2比例的增加，氮摻雜SnO2薄膜的折射率和消光系數(shù)

3、增加，光學帶隙發(fā)生紅移，并首次通過氮摻雜實現(xiàn)SnO2帶隙在紫外—可見光區(qū)調(diào)制。首次觀察到源于局域化激子的復合發(fā)光峰，隨著樣品溫度和激發(fā)功率增加，氮摻雜SnO2薄膜的發(fā)光峰位分別出現(xiàn)紅移和藍移的現(xiàn)象，具有典型的局域化激子發(fā)光特征，進一步分析表明這種局域化激子是由于薄膜中化學成分和晶粒結(jié)構(gòu)分布不均勻等產(chǎn)生的勢場波動和帶尾態(tài)而引起的。發(fā)現(xiàn)了擇優(yōu)取向氮摻雜SnO2薄膜源于Fabry-Pérot光學微腔干涉的角度依賴光致發(fā)光的現(xiàn)象，并基于Fabr