P型ZnO薄膜的脉冲激光沉积法制备及其特性研究

发布时间：2018-06-14 12:33

  本文选题：ZnO薄膜 + p型ZnO　； 参考：《大连理工大学》2010年博士论文

【摘要】：氧化锌(ZnO)是一种重要的直接带隙宽禁带半导体材料,其室温下的禁带宽度为3.37 eV,激子束缚能为60 meV,理论上可以实现室温下的紫外光受激发射,这使其有望成为制造紫外光电器件的理想材料。但是目前Zn0同质结发光二极管(LED)和激光二极管(LD)仍处于研究阶段,远未达到商业化应用水平,其中的一个重要原因就是高质量的p型ZnO难于制备。针对这一情况,本文采用脉冲激光沉积(PLD)技术对p型ZnO薄膜的制备进行了较为细致的研究,主要研究内容概括如下： 在不同生温度下制备了四组未掺杂ZnO薄膜,发现55℃生长的薄膜结晶质量和发光特性最好。这表明,在我们的实验条件下,550℃是生长ZnO薄膜较为理想的温度。 制备了掺Sb的ZnO薄膜,研究了退火温度和生长温度对ZnO:Sb薄膜性质的影响。发现550℃生长、950℃退火的ZnO:Sb薄膜导电类型为p型,空穴浓度达到2.290x1017cm-3。该样品低温PL谱出现了强烈的A0X跃迁。通过与相同条件制备的未掺杂ZnO薄膜低温PL谱对比,证实了A0X发光峰与Sb的掺入有关。 氧空位是Zn0中一种常见的施主缺陷,为了防止高温退火使样品中的氧原子逃逸而产生氧空位,我们在ZnO:Sb薄膜上面覆盖了一层A1N薄膜,研究了AlN层对ZnO:Sb薄膜的保护作用。实验结果表明,在较高温度下AlN层能够减少氧原子的逃逸,对ZnO:Sb薄膜起到有效保护作用。这有利于制备高质量p型ZnO薄膜。 制备了掺P的ZnO薄膜,研究了生长温度对ZnO：P薄膜性质的影响。350℃和450℃生长的样品呈现p型导电性,其中450℃生长的样品具有较低的电阻率1.846Ω·cm,和较高的霍尔迁移率6.63 cm2V-1s-1。低温PL谱测试结果显示350℃和450℃生长的样品出现了很强的A0X跃迁。通过与相同条件制备的未掺杂ZnO薄膜低温PL谱比较,证实了ZnO：P样品PL谱中的A0X发光峰与P的掺入有关。 初步研究了不同生长温度对掺Ag的ZnO薄膜PL谱的影响,由室温PL谱测试结果推测,掺入ZnO中的Ag在350℃和450℃这样相对较低的生长温度下对氧空位的形成有抑制作用。
[Abstract]:Zinc oxide (ZnO) is an important direct bandgap wide band gap semiconductor material. Its band gap width is 3.37 EV at room temperature, and the exciton binding energy is 60 MEV. This makes it promising to be an ideal material for manufacturing ultraviolet photovoltaic devices. However, the Zn0 homojunction light-emitting diode (LED) and laser diode (LDD) are still in the research stage, which is far from commercial application level. One of the important reasons is that the high quality p-type ZnO is difficult to prepare. In this paper, the preparation of p-type ZnO thin films by pulsed laser deposition (PLD) technique is studied in detail. The main research contents are summarized as follows: four groups of undoped ZnO films were prepared at different growth temperatures. It is found that the films grown at 55 鈩，

本文编号：2017396