PLD制备ZnGaO透明氧化物半导体薄膜及其物理性质研究
发布时间：2021-05-09 02:40
ZnO作为直接宽带隙半导体材料,在气敏传感器、发光器件、液晶显示屏、太阳能电池等光电领域被广泛应用。由于其具有热稳定强、储存量丰富、无毒等诸多优点,ZnO被认为是最有潜力取代昂贵且有毒的锡掺杂氧化铟（ITO）的透明导电半导体。但因为本征ZnO的导电性比较差,很多研究者常用Al、In、Ga等Ⅲ族元素对ZnO进行掺杂,其中Al掺杂ZnO的技术比较成熟,ZnAlO材料已经被广泛应用到诸多光电领域。与Al掺杂ZnO薄膜相比,ZnGaO薄膜具有稳定性更强、晶格变形更小、抗氧化性更强等优点,电学性质较ZnO也有很大的提高。可是目前对ZnGaO薄膜的相关研究报道还比较少,对其进行系统的研究,探究出最佳的制备参数,制备出光电性能优异的ZnGaO薄膜,具有十分重要的意义。本文以量子力学的第一性原理为理论基础,对ZnO材料和Zn0.9Ga0.1O材料进行了系统的理论模拟与计算。利用固相反应烧结法制备Zn0.9Ga0.1O陶瓷靶材,以Nd:YAG激光器为激光源,采用脉冲激光沉积技术分别在蓝宝石、石英、玻璃三种不同的衬底上...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 透明氧化物半导体的研究进展
1.2 ZnO薄膜的常用制备技术
1.2.1 磁控溅射
1.2.2 分子束外延
1.2.3 溶胶-凝胶法
1.2.4 化学气相沉积
1.2.5 脉冲激光沉积
1.3 ZnO的性质和研究
1.3.1 ZnO的基本性质
1.3.2 ZnO薄膜的研究现状及应用
1.4 本论文的研究内容和研究意义
第2章 透明氧化物半导体材料的理论分析
2.1 Materials Studio软件的基本介绍
2.1.1 CASTEP模块
2.1.2 Reflex模块
2.2 密度泛函基本理论
2.2.1 薛定谔方程
2.2.2 局域密度近似
2.2.3 广义梯度近似
2.3 理想ZnO电子结构
2.3.1 理想ZnO的模型构建
2.3.2 理想ZnO的电子结构计算
2.4 ZnGaO电子结构
2.4.1 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的模型构建
2.4.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的电子结构计算
2.5 ZnGaO光学性质和结构计算
2.5.1 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的消光系数和折射率
2.5.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的透射率
2.5.3 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的 XRD
2.6 本章小结
第3章 实验原理与表征方法
3.1 ZnGaO陶瓷靶材的制备和表征
3.1.1 固相反应烧结法基本原理
3.1.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O靶材制备的实验流程
3.1.3 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O靶材的表征
3.2 ZnGaO薄膜的制备
3.2.1 脉冲激光沉积技术基本原理
3.2.2 脉冲激光沉积系统
3.2.3 ZnGaO薄膜制备的实验流程
3.3 实验表征的方法及原理
3.3.1 薄膜厚度测试
3.3.2 X射线衍射测试
3.3.3 表面形貌测试
3.3.4 透射光谱测试
3.3.5 拉曼光谱测试
3.3.6 荧光光谱测试
3.3.7 电学性质测试
3.4 本章小结
第4章 沉积参数对ZnGaO薄膜的物理性质影响
4.1 氧分压对薄膜结构、光学、电学性质的影响
4.1.1 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的结构特性
4.1.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的光学特性
4.1.3 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的电学特性
4.2 衬底温度对薄膜结构、光学、电学性质的影响
4.2.1 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的结构特性
4.2.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的光学特性
4.2.3 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的电学特性
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
本文编号：3176454
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 透明氧化物半导体的研究进展
1.2 ZnO薄膜的常用制备技术
1.2.1 磁控溅射
1.2.2 分子束外延
1.2.3 溶胶-凝胶法
1.2.4 化学气相沉积
1.2.5 脉冲激光沉积
1.3 ZnO的性质和研究
1.3.1 ZnO的基本性质
1.3.2 ZnO薄膜的研究现状及应用
1.4 本论文的研究内容和研究意义
第2章 透明氧化物半导体材料的理论分析
2.1 Materials Studio软件的基本介绍
2.1.1 CASTEP模块
2.1.2 Reflex模块
2.2 密度泛函基本理论
2.2.1 薛定谔方程
2.2.2 局域密度近似
2.2.3 广义梯度近似
2.3 理想ZnO电子结构
2.3.1 理想ZnO的模型构建
2.3.2 理想ZnO的电子结构计算
2.4 ZnGaO电子结构
2.4.1 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的模型构建
2.4.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的电子结构计算
2.5 ZnGaO光学性质和结构计算
2.5.1 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的消光系数和折射率
2.5.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的透射率
2.5.3 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O的 XRD
2.6 本章小结
第3章 实验原理与表征方法
3.1 ZnGaO陶瓷靶材的制备和表征
3.1.1 固相反应烧结法基本原理
3.1.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O靶材制备的实验流程
3.1.3 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O靶材的表征
3.2 ZnGaO薄膜的制备
3.2.1 脉冲激光沉积技术基本原理
3.2.2 脉冲激光沉积系统
3.2.3 ZnGaO薄膜制备的实验流程
3.3 实验表征的方法及原理
3.3.1 薄膜厚度测试
3.3.2 X射线衍射测试
3.3.3 表面形貌测试
3.3.4 透射光谱测试
3.3.5 拉曼光谱测试
3.3.6 荧光光谱测试
3.3.7 电学性质测试
3.4 本章小结
第4章 沉积参数对ZnGaO薄膜的物理性质影响
4.1 氧分压对薄膜结构、光学、电学性质的影响
4.1.1 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的结构特性
4.1.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的光学特性
4.1.3 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的电学特性
4.2 衬底温度对薄膜结构、光学、电学性质的影响
4.2.1 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的结构特性
4.2.2 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的光学特性
4.2.3 Zn_(0.9)Ga_(0.1)O薄膜的电学特性
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
本文编号：3176454
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