射频磁控溅射法制备Na-N共掺p型ZnO薄膜及其性能的研究

发布时间：2018-06-28 10:41

  本文选题：射频 + 磁控　； 参考：《浙江大学》2010年硕士论文

【摘要】： 氧化锌(ZnO)是一种Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带半导体,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV。ZnO在光电、压电和热电等诸多领域都有其独特的性能,具有十分广阔的应用空间和发展潜力。特别是在光电领域,ZnO是一种新型的短波长发光器件半导体材料,制备可控的n型和p型ZnO晶体薄膜是实现ZnO基光电器件应用的关键。目前,已经能够获得具有优异性能的n型ZnO晶体薄膜,然而,ZnO的p型掺杂却遇到诸多困难。这是目前制约ZnO在实际应用中的瓶颈,也是ZnO研究中面临的最大挑战。这一课题也是本文研究的重点,本文即是以ZnO的p型掺杂为中心而展开的。 1.实现了Na-N共掺p-ZnO,并对Na-N共掺实现p-ZnO的生长参数进行了详细的分析。 我们采用Na_2O-ZnO(99.99%)陶瓷靶,利用射频磁控溅射法制备了一系列的Na-N共掺p-ZnO薄膜,并制备了ZnO基同质p-n结。我们制备的薄膜在室温下具有良好的结晶质量和p型导电性。通过调试不同的生长参数,得到可靠的最优电学性能:室温电阻率为139.2Ωcm,迁移率为0.2cm~2/Vs,空穴浓度为2.5×10~(17)cm~(-3)。 2.对ZnO:N、ZnO:Na、ZnO:(Na,N)三种薄膜的性能进行比较,并从XPS测试结果对Na-N共掺实现p-ZnO的机理进行了深入的分析。 我们分别采用纯ZnO(99.99%)、0.5 at%Na_2O-ZnO(99.99%)陶瓷靶,制备了一系列的ZnO:N、ZnO:Na薄膜,并选取最佳参数生长出来的薄膜与ZnO:(Na,N)薄膜进行比较,分别对三种薄膜的电学性能、结构性能、表面形貌和光学性能测试结果作了具体的分析。此外,从XPS的测试结果对薄膜呈现p型导电性的原理进行了深入的分析。XPS分析表明,Na掺入ZnO中作为受主Na_(Zn)而存在,N主要以N-H键的形式存在,其受主N_O的作用不明显,但是也有可能存在Na_(Zn)-N_O受主复合体,还需进一步的测试研究。
[Abstract]:Zinc oxide (ZnO) is a kind of direct band gap wide band gap semiconductor of 鈪，

本文编号：2077725