ZnO/GaN异质结LED的制备与特性研究
发布时间：2021-07-11 06:40
ZnO是一种常见的直接带隙宽禁带半导体材料,是第三代半导体材料中的研究热点。其在室温下具有较大的激子束缚能（60 me V）,禁带宽度为3.37 e V,能广泛应用于短波长光电子器件和光探测器等领域中。然而,稳定的p-ZnO材料的制备依然是如今行业内的一个难题,极大地制约了ZnO基光电器件的发展。GaN同为产业上广泛应用的第三代半导体,与ZnO拥有很小的晶格失配（1.8%）,相近的禁带宽度和电子亲和势,所以我们常以p-GaN/n-ZnO异质结为基础制备光电子器件。在本论文中,我采用金属有机化学气象沉积系统（MOCVD）在p-GaN/c-Al2O3衬底上生长了ZnO材料,研究了不同生长条件下ZnO材料形貌和质量的变化;并将n-ZnO/p-GaN异质结发光二极管（LED）的结构进行优化,使器件的性能更加优越。主要研究内容如下:1.对GaN模板进行不同时间（30 s、5 min、15 min、30 min）的腐蚀,并分别在模板上生长ZnO层,观测ZnO层表面形貌、晶体质量、光学性质的变化。结果发现,ZnO纳米柱的尺寸随着模板上六方小丘的变化而变化;随着GaN模板腐蚀时间变长,ZnO纳米柱直径...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 ZnO材料的基本性质
1.2 ZnO材料的应用
1.3 GaN材料的基本性质
1.4 ZnO/GaN材料及异质结器件研究进展
1.4.1 ZnO纳米材料可控生长的研究进展
1.4.2 带有宽禁带插入层的n-ZnO/p-GaN异质结器件的研究进展
1.4.3 DBR在发光器件中应用的研究进展
1.5 本文的研究内容
第二章 实验中采用的生长方法和表征技术
2.1 实验中采用的生长方法
2.1.1 MOCVD生长基本原理
2.1.2 生长GaN材料的MOCVD系统简介
2.1.3 生长ZnO材料的MOCVD系统简介
2.2 实验中采用的表征技术
2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）
2.2.2 X射线衍射（XRD）
2.2.3 光致发光谱（PL）
2.2.4 电流-电压特性（I-V）
2.2.5 电致发光谱（EL）
第三章 GaN 模板上 ZnO 材料的生长优化
3.1 制备ZnO材料的一般步骤
3.2 GaN模板腐蚀对ZnO材料外延生长的影响
3.2.1 实验步骤
3.2.2 GaN模板腐蚀对ZnO材料形貌的影响
3.2.3 GaN模板腐蚀对ZnO材料晶体质量的影响
3.2.4 GaN模板腐蚀对ZnO材料光学性质的影响
3.2.5 实验结果分析
3.3 氧流量对ZnO材料外延生长的影响
3.3.1 实验步骤
3.3.2 氧流量对ZnO材料表面形貌的影响
3.3.3 氧流量对ZnO材料晶体质量的影响
3.3.4 氧流量对 ZnO 材料发光性能的影响
3.3.5 实验结果分析
3.4 本章小结
第四章 ZnO/GaN异质结器件的结构优化
4.1 器件的制备步骤
4.2 不同厚度SiO_2插入层对n-ZnO/p-GaN异质结器件的影响
4.2.1 实验步骤
4.2.2 SiO_2插入层厚度对ZnO材料发光特性的影响
4.2.3 SiO_2插入层厚度对器件电流-电压特性的影响
4.2.4 SiO_2插入层厚度对器件电致发光特性的影响
4.2.5 实验结果分析
4.3 DBR反射层对n-ZnO/p-GaN异质结器件的影响
4.3.1 实验步骤
4.3.2 ZnO，GaN及DBR材料表征
4.3.3 DBR反射层对器件电学特性的影响
4.3.4 实验结果分析
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
作者简介
攻读硕士期间发表论文
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]极性可控的GaN与ZnO薄膜的MOCVD外延生长及其组合发光器件研究[D]. 蒋俊岩.吉林大学 2016
[2]ZnO半导体光电材料的制备及其性能的研究[D]. 吕建国.浙江大学 2005
本文编号：3277553
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 ZnO材料的基本性质
1.2 ZnO材料的应用
1.3 GaN材料的基本性质
1.4 ZnO/GaN材料及异质结器件研究进展
1.4.1 ZnO纳米材料可控生长的研究进展
1.4.2 带有宽禁带插入层的n-ZnO/p-GaN异质结器件的研究进展
1.4.3 DBR在发光器件中应用的研究进展
1.5 本文的研究内容
第二章 实验中采用的生长方法和表征技术
2.1 实验中采用的生长方法
2.1.1 MOCVD生长基本原理
2.1.2 生长GaN材料的MOCVD系统简介
2.1.3 生长ZnO材料的MOCVD系统简介
2.2 实验中采用的表征技术
2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）
2.2.2 X射线衍射（XRD）
2.2.3 光致发光谱（PL）
2.2.4 电流-电压特性（I-V）
2.2.5 电致发光谱（EL）
第三章 GaN 模板上 ZnO 材料的生长优化
3.1 制备ZnO材料的一般步骤
3.2 GaN模板腐蚀对ZnO材料外延生长的影响
3.2.1 实验步骤
3.2.2 GaN模板腐蚀对ZnO材料形貌的影响
3.2.3 GaN模板腐蚀对ZnO材料晶体质量的影响
3.2.4 GaN模板腐蚀对ZnO材料光学性质的影响
3.2.5 实验结果分析
3.3 氧流量对ZnO材料外延生长的影响
3.3.1 实验步骤
3.3.2 氧流量对ZnO材料表面形貌的影响
3.3.3 氧流量对ZnO材料晶体质量的影响
3.3.4 氧流量对 ZnO 材料发光性能的影响
3.3.5 实验结果分析
3.4 本章小结
第四章 ZnO/GaN异质结器件的结构优化
4.1 器件的制备步骤
4.2 不同厚度SiO_2插入层对n-ZnO/p-GaN异质结器件的影响
4.2.1 实验步骤
4.2.2 SiO_2插入层厚度对ZnO材料发光特性的影响
4.2.3 SiO_2插入层厚度对器件电流-电压特性的影响
4.2.4 SiO_2插入层厚度对器件电致发光特性的影响
4.2.5 实验结果分析
4.3 DBR反射层对n-ZnO/p-GaN异质结器件的影响
4.3.1 实验步骤
4.3.2 ZnO，GaN及DBR材料表征
4.3.3 DBR反射层对器件电学特性的影响
4.3.4 实验结果分析
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
作者简介
攻读硕士期间发表论文
致谢
【参考文献】：
博士论文
[1]极性可控的GaN与ZnO薄膜的MOCVD外延生长及其组合发光器件研究[D]. 蒋俊岩.吉林大学 2016
[2]ZnO半导体光电材料的制备及其性能的研究[D]. 吕建国.浙江大学 2005
本文编号：3277553
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3277553.html
