金刚石/氧化锌薄膜复合结构的制备及其特性的研究
发布时间：2020-12-15 08:31
硼掺杂金刚石（Boron-doped Diamond,简称:BDD）具有较低的电阻率、较强的抗辐射能力、稳定的热性能及化学性能等特点,作为一种宽禁带半导体材料（禁带宽度为5.5eV）可用作特殊衬底材料。氧化锌（Zinc Oxide,简称:ZnO）的激子束缚能达到60meV,在室温下禁带宽度为3.37eV,是一种优异的直接带隙宽禁带半导体材料。由于其优良的性能及丰富的储量,ZnO在半导体器件的制备和研究中受到广泛关注。基于BDD和ZnO的特性,制备出BDD/ZnO异质结构可以拓展以宽禁带半导体材料为基的半导体器件应用范围。本论文采用热丝化学气相沉积法（Hot Filament Chemical Vapor Depostiton,简称:HFCVD）制备了p型BDD薄膜,在此基础上采用射频磁控溅射法（Radio Frequency Magnetron Sputtering,简称RF-MS）在BDD薄膜衬底上制备了n型ZnO薄膜。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、伏安特性（I-V）等手段对所制备的样品进行表征分析。结果表明,通过研究制备参数对薄膜生长特性的影响规律,在优化制备工艺参...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Diamond的概述
1.2.1 Diamond的结构及性质
1.2.2 BDD的结构及性质
1.2.3 Diamond薄膜的制备方法
1.3 ZnO的概述
1.3.1 ZnO的结构及性质
1.3.2 ZnO薄膜的制备方法
1.4 国内外研究进展
1.5 选题依据及研究内容
第二章 实验方法
2.1 实验设备与原理
2.1.1 HFCVD金刚石薄膜沉积系统
2.1.2 HFCVD原理
2.1.3 磁控溅射系统
2.1.4 磁控溅射原理
2.2 表征方法
2.2.1 X-射线衍射（XRD）
2.2.2 扫描电子显微技术（SEM）
2.2.3 扫描隧道探针（SPM）
2.2.4 紫外-可见分光光谱（UV-Vis）
2.2.5 拉曼光谱（Raman）
2.2.6 霍尔效应（Hall）
2.2.7 伏安特性曲线（I-V）
第三章 薄膜的制备及其结构特性
3.1 BDD薄膜的制备及其特性
3.1.1 BDD薄膜的制备
3.1.2 BDD薄膜的相组成
3.1.3 BDD薄膜的形貌
3.1.4 BDD薄膜的特性
3.1.5 小结
3.2 ZnO薄膜的制备及其特性
3.2.1 ZnO薄膜的制备
3.2.2 ZnO薄膜的相组成
3.2.3 ZnO薄膜的形貌
3.2.4 ZnO薄膜的特性
3.2.5 小结
3.3 BDD/ZnO薄膜复合结构的制备及其特性
3.3.1 复合结构的制备
3.3.2 复合结构的相组成
3.3.3 复合结构的形貌
3.3.4 小结
第四章 BDD/ZnO薄膜复合结构的电学性质
4.1 BDD/ZnO薄膜复合结构器件的制备及性能
4.1.1 器件的制备
4.1.2 器件的性能
4.1.3 小结
4.2 退火温度对异质结器件的影响
4.2.1 退火温度对异质结器件相组成的影响
4.2.2 退火温度对异质结器件形貌的影响
4.2.3 退火温度对异质结器件Hall特性的影响
4.2.4 退火温度对异质结器件电学性质的影响
4.2.5 小结
4.3 工作温度对异质结器件的影响
4.3.1 工作温度对异质结器件电学性质的影响
4.3.2 工作温度对异质结器件能带结构的影响
4.3.3 小结
第五章 总结
致谢
攻读硕士期间取得的研究成果
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of nitrogen on deposition and field emission properties of boron-doped micro-and nano-crystalline diamond films[J]. L.A.Li,S.H.Cheng,H.D.Li,Q.Yu,J.W.Liu,X.Y.Lv. Nano-Micro Letters. 2010(03)
[2]Structural and electrical properties of ZnO films on freestanding thick diamond films[J]. SUN Jian1,2, BAI YiZhen1,2, SUN JingChang2, DU GuoTong2,3 & JIANG Xin1 1 State Key Laboratory for Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 2 School of Physics and Optoelectronic Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 3 College of Electronic Science and Engineering, State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Jilin University, Changchun 130023, China. Chinese Science Bulletin. 2008(19)
[3]ZnO纳米材料及掺杂ZnO材料的最新研究进展[J]. 赵铧,李韦,刘高斌,熊稳,王伟,郭富胜. 材料导报. 2007(S3)
[4]Si(111)衬底上ZnO薄膜的磁控溅射法制备及表征[J]. 汪洪,周圣明,宋学平,刘艳美,李爱侠. 人工晶体学报. 2005(03)
[5]金刚石膜的性质、应用及国内外研究现状[J]. 顾长志,金曾孙. 功能材料. 1997(03)
[6]硼掺杂p-型半导体金刚石薄膜的气相合成及其掺杂行为的研究[J]. 于三,邹广田,金曾孙. 半导体学报. 1993(09)
[7]射频溅射ZnO压电薄膜择优取向度和离散因子的X射线测定法[J]. 郭常霖,吴毓琴. 硅酸盐学报. 1985(02)
本文编号：2917984
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 Diamond的概述
1.2.1 Diamond的结构及性质
1.2.2 BDD的结构及性质
1.2.3 Diamond薄膜的制备方法
1.3 ZnO的概述
1.3.1 ZnO的结构及性质
1.3.2 ZnO薄膜的制备方法
1.4 国内外研究进展
1.5 选题依据及研究内容
第二章 实验方法
2.1 实验设备与原理
2.1.1 HFCVD金刚石薄膜沉积系统
2.1.2 HFCVD原理
2.1.3 磁控溅射系统
2.1.4 磁控溅射原理
2.2 表征方法
2.2.1 X-射线衍射（XRD）
2.2.2 扫描电子显微技术（SEM）
2.2.3 扫描隧道探针（SPM）
2.2.4 紫外-可见分光光谱（UV-Vis）
2.2.5 拉曼光谱（Raman）
2.2.6 霍尔效应（Hall）
2.2.7 伏安特性曲线（I-V）
第三章 薄膜的制备及其结构特性
3.1 BDD薄膜的制备及其特性
3.1.1 BDD薄膜的制备
3.1.2 BDD薄膜的相组成
3.1.3 BDD薄膜的形貌
3.1.4 BDD薄膜的特性
3.1.5 小结
3.2 ZnO薄膜的制备及其特性
3.2.1 ZnO薄膜的制备
3.2.2 ZnO薄膜的相组成
3.2.3 ZnO薄膜的形貌
3.2.4 ZnO薄膜的特性
3.2.5 小结
3.3 BDD/ZnO薄膜复合结构的制备及其特性
3.3.1 复合结构的制备
3.3.2 复合结构的相组成
3.3.3 复合结构的形貌
3.3.4 小结
第四章 BDD/ZnO薄膜复合结构的电学性质
4.1 BDD/ZnO薄膜复合结构器件的制备及性能
4.1.1 器件的制备
4.1.2 器件的性能
4.1.3 小结
4.2 退火温度对异质结器件的影响
4.2.1 退火温度对异质结器件相组成的影响
4.2.2 退火温度对异质结器件形貌的影响
4.2.3 退火温度对异质结器件Hall特性的影响
4.2.4 退火温度对异质结器件电学性质的影响
4.2.5 小结
4.3 工作温度对异质结器件的影响
4.3.1 工作温度对异质结器件电学性质的影响
4.3.2 工作温度对异质结器件能带结构的影响
4.3.3 小结
第五章 总结
致谢
攻读硕士期间取得的研究成果
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of nitrogen on deposition and field emission properties of boron-doped micro-and nano-crystalline diamond films[J]. L.A.Li,S.H.Cheng,H.D.Li,Q.Yu,J.W.Liu,X.Y.Lv. Nano-Micro Letters. 2010(03)
[2]Structural and electrical properties of ZnO films on freestanding thick diamond films[J]. SUN Jian1,2, BAI YiZhen1,2, SUN JingChang2, DU GuoTong2,3 & JIANG Xin1 1 State Key Laboratory for Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 2 School of Physics and Optoelectronic Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 3 College of Electronic Science and Engineering, State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Jilin University, Changchun 130023, China. Chinese Science Bulletin. 2008(19)
[3]ZnO纳米材料及掺杂ZnO材料的最新研究进展[J]. 赵铧,李韦,刘高斌,熊稳,王伟,郭富胜. 材料导报. 2007(S3)
[4]Si(111)衬底上ZnO薄膜的磁控溅射法制备及表征[J]. 汪洪,周圣明,宋学平,刘艳美,李爱侠. 人工晶体学报. 2005(03)
[5]金刚石膜的性质、应用及国内外研究现状[J]. 顾长志,金曾孙. 功能材料. 1997(03)
[6]硼掺杂p-型半导体金刚石薄膜的气相合成及其掺杂行为的研究[J]. 于三,邹广田,金曾孙. 半导体学报. 1993(09)
[7]射频溅射ZnO压电薄膜择优取向度和离散因子的X射线测定法[J]. 郭常霖,吴毓琴. 硅酸盐学报. 1985(02)
本文编号：2917984
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