石墨襯底半導(dǎo)體ZnO和SiC材料生長研究.pdf

1、以GaN、SiC和ZnO為代表的寬帶隙半導(dǎo)體材料，有望突破第一代半導(dǎo)體材料Si和Ge，以及以GaAs和InP為代表的第二代半導(dǎo)體材料在光電子技術(shù)和電力電子技術(shù)發(fā)展方面所面臨的材料極限，因而被稱作第三代半導(dǎo)體材料。其中ZnO是一種Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙半導(dǎo)體，室溫下具有3.37eV的寬禁帶和60meV的高激子束縛能，同時(shí)具備熱穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉、原料易得和環(huán)境友好等特點(diǎn)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)室溫下短波長高效激子發(fā)光和低閾值半導(dǎo)體激光器的理想材料。此外，

2、SiC具有高擊穿電壓、高電子遷移率、高熱導(dǎo)率和較強(qiáng)的抗輻射能力，特別適合制備高頻大功率電力電子器件。對于高功率器件應(yīng)用，襯底材料的選擇直接影響器件的散熱性能，從而影響器件的工作穩(wěn)定性和使用壽命。石墨襯底具有優(yōu)異的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性、較高的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率、以及可向其它襯底轉(zhuǎn)移等優(yōu)點(diǎn)，有望成為大功率光電子和電力電子器件的理想襯底材料。本文圍繞石墨襯底半導(dǎo)體ZnO和SiC材料生長研究開展了系統(tǒng)的研究工作。具體如下:
　　一.研究了多晶

3、熱解石墨的光致發(fā)光特性，發(fā)現(xiàn)具有沿c軸擇優(yōu)排列的多晶熱解石墨在室溫下的光致發(fā)光譜為線狀光譜（線寬～1.8(A)）。采用超聲噴霧熱解法在石墨襯底上生長ZnO薄膜，結(jié)果表明:在石墨襯底上生長了具有類金字塔形貌的片狀ZnO納米結(jié)構(gòu)薄膜，并具有較好的光致發(fā)光特性。通過優(yōu)化生長溫度和生長時(shí)間能夠有效地提高ZnO薄膜的結(jié)晶質(zhì)量和光學(xué)性能。
　　二.研究了采用水熱法在石墨襯底上制備的ZnO納米棒的光學(xué)特性。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):經(jīng)退火處理后的ZnO納米棒具

4、有較好的光致發(fā)光特性;ZnO納米棒/石墨復(fù)合結(jié)構(gòu)在200～1100nm光波段具有較低的相對反射率(～0.45％)，表現(xiàn)出較好的陷光作用。此外，通過優(yōu)化生長溫度、生長時(shí)間和退火溫度能夠有效地提高ZnO納米棒的晶體質(zhì)量。
　　三.采用磁控濺射和電子束蒸發(fā)法在石墨襯底上制各了ZnO/SiO2/石墨復(fù)合結(jié)構(gòu)器件。電學(xué)特性測試表明:該器件具有明顯的整流特性和奇特的負(fù)電容現(xiàn)象;在反向偏壓為-8V時(shí)，漏電流～10-4A。此外，該器件具有較好的導(dǎo)