ZnO单晶生长及光电性能的研究

发布时间：2023-04-27 21:32

　　氧化锌(ZnO)一直以来都是第三代半导体中的热门研究对象,它属于II-VI族直接带隙宽禁带半导体,在新型光电功能器件方面有很大的应用前景。目前常规的ZnO单晶生长方法为水热生长法和助熔剂法,在生长过程中必须加入矿化剂或助熔剂,这会造成生长出来的ZnO单晶中含有一定量的非故意掺杂元素,如:Li⁺,Na⁺等,极大地影响ZnO单晶的结晶质量和光电性能。相比而言,化学气相输运法可以获得更高纯度和结晶质量的ZnO单晶。本文拟通过化学气相输运法,采用同质外延与异质外延的方式获得高质量的ZnO单晶,揭示其结构和光电性能的调控规律,主要内容分为两个部分:1、ZnO单晶同质外延;实验采用新设计的石英安瓿瓶构建化学气相输运外部体系,以水热合成ZnO(0002)基片作为晶体生长籽晶,同质外延生长ZnO单晶,测试分析其结构和光电性能。通过SIMS测试和ICP测试分析表明与水热合成ZnO单晶杂质含量相比,同质外延ZnO单晶杂质含量大幅减少,部分杂质浓度降低一个数量级。未退火的ZnO单晶内部存在氧空位可以通过退火的方式去除;通过残余应力分析,在生长过程中压应力逐渐降低,...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1、绪论
    1.1 ZnO的结构与性质
        1.1.1 ZnO的晶体结构
        1.1.2 ZnO的物理化学性质
        1.1.3 制约ZnO更广应用的问题
    1.2 ZnO单晶的制备方法
        1.2.1 水热法生长ZnO单晶
        1.2.2 助熔剂法生长ZnO单晶
        1.2.3 物理气相输运法生长ZnO单晶
    1.3 化学气相输运法生长ZnO单晶
        1.3.1 采用不同传输剂生长ZnO单晶
        1.3.2 无籽晶法生长ZnO单晶
        1.3.3 籽晶法生长 Zn O 单晶
        1.3.4 CVT法的优势
    1.4 内容与意义
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 研究意义
2、实验
    2.1 CVT法生长ZnO单晶原理设计
        2.1.1 热力学过程分析
        2.1.2 ZnO生长动力学研究
    2.2 实验材料
    2.3 实验设计
        2.3.1 同质外延生长
        2.3.2 异质外延生长
        2.3.3 样品加工
        2.3.4 化学腐蚀
    2.4 实验表征
        2.4.1 结构表征
        2.4.2 性能表征
3、同质外延ZnO单晶
    3.1 引言
    3.2 ZnO单晶生长过程分析
    3.3 结构分析
        3.3.1 EDS分析
        3.3.2 XRD分析
        3.3.3 TOF-SIMS 分析
        3.3.4 残余应力分析
        3.3.5 拉曼光谱分析
        3.3.6 XPS 分析
    3.4 光电性能分析
        3.4.1 荧光光谱分析
        3.4.2 霍尔分析
    3.5 本章小结
4、异质外延ZnO单晶光电性能
    4.0 引言
    4.1 结构分析
        4.1.1 表面形貌
        4.1.2 EDS分析
        4.1.3 XRD衍射分析
        4.1.4 位错密度分析
        4.1.5 二次离子质谱分析
    4.2 光电性能分析
        4.2.1 透过率分析
        4.2.2 霍尔分析
    4.3 提高异质外延ZnO单晶结晶质量的探索
        4.3.1 思路
        4.3.2 探索实验的方案
        4.3.3 实验探索阶段性成果
    4.4 本章小结
5、结论
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
    论文发表
    专利发表



本文编号：3803102