ZnO薄膜及其异质结的制备与研究

发布时间：2017-11-10 22:19

  本文关键词：ZnO薄膜及其异质结的制备与研究

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【摘要】：纤锌矿型氧化锌(ZnO)是一种同时具有半导体性与压电性的压电半导体材料,它同时具有优秀的半导体性能和压电体性能。以ZnO材料为基础制备新型电子器件、光电子器件一直以来也都是科研工作者密切关注的研究方向。佐治亚理工学院的王中林教授通过在新型的电子器件和光电子器件中引入压电势来控制器件内电荷的传输过程,开创了压电电子学和压电光电子学,为以ZnO等压电半导体材料为基础的器件提供了许多创新设计思路和更广泛的应用方式。本文采用脉冲激光沉积技术制备ZnO薄膜,研究ZnO薄膜生长的特性;制备ZnO基异质结器件,测量器件的I-V特性曲线和紫外光照对器件的输出影响;对器件施加外压力,分析压电势在对器件内电荷的传输调控机制,具体工作如下:(1)以脉冲激光沉积技术制备ZnO薄膜材料,分别选择单晶Si、单晶STO基片作为衬底,研究了在不同的衬底温度ZnO薄膜的晶体结构和荧光光谱,发现在600℃时,ZnO薄膜有最好的结晶性和较好的本征发光;研究了以单晶STO基片为衬底时,氧分压对ZnO薄膜生长的影响,发现在缺氧条件下,对ZnO薄膜的本征发光有极大的不利影响。(2)使用p-Si基片作为衬底,使用PLD在上面沉积ZnO薄膜,并制备了n-Zn O/SiOx/p-Si异质结器件。通过器件的I-V测试发现,器件正向电流和反向漏电流的比值IF/IR≈104;在2 V偏压对365 nm紫外光的器件响应度为R≈0.19 A/W,对光照的响应时间Ton=200 ms、Toff=350 ms。(3)使用剥离的云母片作为柔性透明的绝缘衬底,在云母片上使用PLD沉积ZnO/NiO双层薄膜,研究了在不同温度下双层薄膜的晶体结构和表面形貌,制备了n-Zn O/p-NiO异质结器件,旨在使用柔性透明衬底来研究压电电子学打下基础;(4)使用SF6处理过的MoS2薄片和PLD技术沉积ZnO薄膜作设计了pMoS2/n-ZnO异质结二极管,制备的这种p-n二极管有着非常高的整流比率(3.4×104)和很大的反向饱和电流区(1.5 V)。这种异质结p-n二极管在紫外光照射下也展现了非常好的光响应特性。此外,在通过施加23 Mpa压力的情况下,受压电光电子效应的影响,器件的光电流可以被直接增强超过四倍。
【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】：TN304.21

【参考文献】

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1 杨治国;NiO/ZnO基半导体异质结及MgNiO固溶体薄膜的制备与性能研究[D];浙江大学;2011年

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本文编号：1168596