P型NiO透明导电氧化物薄膜制备及其硅基二极管的研究

发布时间：2017-10-16 00:13

  本文关键词：P型NiO透明导电氧化物薄膜制备及其硅基二极管的研究

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【摘要】：NiO是一种新型的宽禁带氧化物半导体,具有直接带隙能带结构,室温下的禁带宽度在3.6-4.0 eV之间。由于NiO特有的电子结构以及p型导电等特点,它具有许多独特的性质,在透明导电薄膜、气敏、紫外探测等领域显示出其广阔的应用前景。关于n型氧化物半导体材料的研究不断成熟,而p型氧化物半导体材料还有待进一步探索。因此研究可操作性强、符合应用要求的NiO薄膜的制备方法因此显得尤其重要。本论文提出一种紫外线热氧化法制备NiO薄膜,通过对比不同氧化时间、紫外线光源、退火条件、掺杂对NiO薄膜的特性的影响,获得制备良好NiO薄膜的实验条件,应用此方法成功制备n-NiO/p-Si异质结器件。主要研究内容包括:(1)NiO薄膜制备及实验条件的优化紫外线热氧化制备NiO薄膜的流程主要分为两个部分:Ni膜的制备和Ni膜的氧化。在紫外线热氧化的过程中,不同实验条件制备的NiO薄膜晶体质量、光学特性各有不同:氧化时间60 min时,样本拉曼峰值最高,薄膜电阻率最低;实验室有功率密度均为600 mW/cm2的金属卤化物紫外线灯和含臭氧水银外线灯作为光源,起到催化剂的作用加快氧化反应,拉曼散射光谱表明含臭氧水银灯的氧化效率较高;氧化完成后,在氮气氛围中退火30 min能有效减少晶格损伤,改善薄膜电阻率;掺杂Li会降低薄膜的光学透明性,X射线衍射图表明掺杂改变了薄膜的晶向特性。(2)p-NiO/n-Si器件的制备与测试为了测量异质结的电流电压,在NiO和Si衬底表面分别淀积金属作为电极,成功制备p-NiO/n-Si异质结器件。选择功函数较高的Pt金属作为NiO薄膜的接触电极,测得流经接触电极的电流与电压近似于欧姆接触。未经Li掺杂的NiO/Si二极管表现出良好的整流特性,Li掺杂后,二极管的反向泄漏电流更小。可见光照射对二极管I-V特性的影响体现在增大反偏电流,波长越长的光影响越明显。不同频率下二极管的1/C~2与电压表现出良好的线性关系。
【关键词】：紫外线热氧化 NiO薄膜 NiO/Si异质结器件
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN312;TB383.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 研究工作的背景与意义10-12
• 1.2 NiO的性质及应用12-17
• 1.2.1 NiO的基本性质12-13
• 1.2.2 NiO的晶体结构13
• 1.2.3 NiO的电子结构13-15
• 1.2.4 NiO薄膜的应用15-17
• 1.3 p型透明导电氧化物薄膜的研究现状17-19
• 1.4 p型NiO透明导电氧化物薄膜的研究现状19-21
• 1.5 本论文的主要内容21-22
• 第二章 薄膜的制备与表征方法22-33
• 2.1 脉冲激光沉积22-24
• 2.2 磁控溅射24-25
• 2.3 金属有机物化学气相沉积法25-26
• 2.4 电子束蒸发淀积26-28
• 2.5 薄膜性能测试及表征28-31
• 2.5.1 薄膜厚度测试28
• 2.5.2 薄膜微结构分析测试28-30
• 2.5.3 薄膜光学性能测试30
• 2.5.4 薄膜电学性能测试30-31
• 2.5.5 二极管电学性能测试31
• 2.6 本章小结31-33
• 第三章 氧化镍薄膜的制备33-50
• 3.1 Ni薄膜的制备33-36
• 3.2 Ni薄膜的UV氧化36-38
• 3.3 氧化时间对NiO薄膜特性的影响38-40
• 3.4 紫外线光源对NiO薄膜特性的影响40-43
• 3.5 退火条件对NiO薄膜特性的影响43-47
• 3.5.1 退火对薄膜光学透明性的影响43-45
• 3.5.2 退火对薄膜拉曼光谱的影响45-47
• 3.6 Li掺杂对NiO薄膜特性的影响47-49
• 3.6.1 Li掺杂对薄膜光学透明性的影响47-48
• 3.6.2 Li掺杂对薄膜相结构的影响48-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第四章 NiO/Si异质结器件的制备与研究50-61
• 4.1 NiO/Si异质结器件结构50-51
• 4.2 NiO/Si异质结器件制备51-52
• 4.3 NiO/Si异质结器件的欧姆接触特性52-53
• 4.4 四探针法测试53-54
• 4.5 NiO/Si异质结器件的I-V特性54-58
• 4.5.1 NiO/Si二极管A组I-V特性54-55
• 4.5.2 NiO/Si二极管B组I-V特性55-56
• 4.5.3 可见光对NiO/Si二极管I-V特性的影响56-58
• 4.6 NiO/Si异质结器件的C-V特性58-59
• 4.7 本章小结59-61
• 第五章 结论61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果67-68

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本文编号：1039512