MOCVD方法制备氮化锌薄膜及其性质研究

发布时间：2018-03-08 04:32

  本文选题：氮化锌薄膜　切入点：MOCVD　出处：《山东大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,氮化物半导体由于具有比较大的禁带宽度和电子饱和速率以及比较大的击穿电压等特点被公认为光电材料中最有发展前途的材料之一[1]。作为III族氮化物材料的代表,GaN材料已经得到了很充分的研究,而且应用领域也很广[2]。然而,具有显著的电学和光学特性的氮化锌作为Ⅱ-Ⅴ氮化物材料还没有被充分研究。由于氮化锌薄膜室温下具有较高迁移率和良好的导电特性,因此氮化锌薄膜是一种在透明薄膜器件和光电器件领域很有前途的半导体材料。氮化锌粉末早在1940年就由Juza和哈恩首次合成[3],但是目前对Zn3N2薄膜的制备及光电特性的研究目前依然很不充分。Zn3N2薄膜可采用PLD[4,5]、磁控溅射[6,7]、MBE[8]等方法进行制备,各研究组报道的Zn3N2薄膜的光学带隙(1.01-3.4 eV)有很大的不同[9-14],其光学带隙随制备条件的改变可能是由于薄膜中非故意掺杂的氧杂质所造成;而这种可变带隙的特性也为Zn3N2材料在光电器件方面的创造了使用条件。利用MOCVD方法可制备具有较高质量的大面积器件;这使MOCVD制备的薄膜在实际应用方面具有很好的研究价值。本文采用MOCVD方法制备Zn3N2薄膜,并研究了反应条件如衬底温度,反应压强,Ⅴ/Ⅱ族比例,退火条件对Zn3N2膜结构,表面形貌、光学和电学特性的影响。氮化锌薄膜阻变特性也进行了初步研究。本论文的研究工作及结果如下:采用MOCVD方法在石英衬底(20mm×20mm)表面生长氮化锌薄膜。锌源由二乙基锌(99.9999%)提供。而NH3(99.9999%)则作为氮源。以N2(99.9999%)作为它们的载气。生长温度范围在300-700℃范围。当衬底温度低于300℃和高于600℃时,石英衬底表面没有连续的氮化锌薄膜生成。随着温度的升高,薄膜的生长率逐渐增加,温度超过550℃时,前反应增强薄膜的生长率下降。当衬底温度为450-500℃内时,衬底表面的氮化锌材料出现了三维生长模式。反应室的压强范围为10-70torr。在较低压强条件下,反应前驱物很难到达衬底表面生成薄膜,因此结晶性较差。反应压强过高,也会使得前反应增强从而导致薄膜结晶性下降。锌源和氮源比例也对氮化锌薄膜的性质有着重要的影响。
[Abstract]:In recent years, Nitride semiconductor has been recognized as one of the most promising materials in optoelectronic materials because of its large bandgap, electron saturation rate and large breakdown voltage. The surface gan material has been fully studied. However, zinc nitride, which has remarkable electrical and optical properties, has not been fully studied as 鈪，

本文编号：1582442