磁控溅射法制备氧化镓薄膜及其光电性质研究

发布时间：2023-11-24 19:18

　　氧化镓作为宽直接带隙(禁带宽度⁵ eV)的半导体材料,由于其优秀的物理化学稳定性和优异的光电学特性,使其在高性能器件等应用领域具有广阔前景。本文利用射频磁控溅射方法制备了Ga₂O₃薄膜,后续通过高温退火固相结晶的方法实现β-Ga₂O₃薄膜的结晶。研究了制备工艺参数和后热退火处理对Ga₂O₃薄膜性质的影响,从而提高薄膜质量,并在Ga₂O₃薄膜基础上制备了叉指电极,形成MSM型紫外光电探测器,分析探测器性能。本文的主要研究工作如下:(1)采用氧化镓靶材通过RF磁控溅射方法在蓝宝石(0001)衬底上沉积Ga₂O₃薄膜,分别探究不同工艺参数的影响,包括溅射功率、工作压强、氧氩比等。分析不同系列参数对薄膜的微观晶体结构、光电学特性等的影响。通过XRD、SEM、UV-Vis、PL等表征手段,研究分析薄膜晶体结构、结晶取向、形貌特征、晶粒尺寸、光学透过性、发光特...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 氧化镓基本性质
    1.3 国内外研究现状及分析
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
        1.3.3 国内外文献综述
    1.4 本论文的主要研究内容
第2章 样品制备及表征方法
    2.1 薄膜制备
        2.1.1 磁控溅射设备及原理
        2.1.2 后退火处理
        2.1.3 实验所需材料
    2.2 薄膜日盲紫外探测器制备
        2.2.1 器件结构及原理
        2.2.2 器件的制备
    2.3 实验表征技术
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.3 紫外-可见光谱(UV-VIS)
        2.3.4 光致发光光谱(PL)
        2.3.5 光谱响应测试
        2.3.6 伏安特性测试(I-V)
第3章 蓝宝石衬底上氧化镓薄膜制备及其性质研究
    3.1 引言
    3.2 氧化镓薄膜的表征及分析
        3.2.1 溅射功率对薄膜的影响
        3.2.2 工作压强对薄膜的影响
        3.2.3 氧氩比对薄膜的影响
        3.2.4 退火温度对薄膜的影响
        3.2.5 退火时间对薄膜的影响
    3.3 本章小结
第4章 硅衬底上氧化镓薄膜制备及其性质研究
    4.1 引言
    4.2 氧化镓薄膜的表征及分析
        4.2.1 低氧缓冲层对薄膜的影响
        4.2.2 溅射功率对薄膜的影响
        4.2.3 工作压强对薄膜的影响
        4.2.4 氧氩比对薄膜的影响
        4.2.5 溅射时间对薄膜的影响
        4.2.6 退火温度对薄膜的影响
    4.3 本章小结
第5章 氧化镓基日盲紫外探测器制备及其性质研究
    5.1 引言
    5.2 非晶a-GaO_x和β-Ga₂O₃薄膜性质比较分析
    5.3 非晶氧化镓薄膜的器件性能分析
    5.4 掺Sn氧化镓薄膜的器件性能分析
        5.4.1 Ga₂O₃:Sn薄膜晶体结构分析
        5.4.2 Ga₂O₃:Sn薄膜光学性质分析
        5.4.3 Ga₂O₃:Sn薄膜器件光谱响应度分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢



本文编号：3866430