釔銦共摻雜氧化鋅薄膜特性的研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)為n型氧化物半導體，呈六方纖鋅礦結構，禁帶寬度為3.37eV，屬于寬禁帶半導體材料，可用于透明電極、平板顯示和智能窗口材料等領域。但是其光電特性在高溫下不是很穩(wěn)定，我們希望通過在其薄膜中摻入兩種或兩種以上的元素來進一步提高其性能。摻入In導致的其晶格變化不大，且In的電負性大，在晶格中以替位的方式存在，能夠?qū)崿F(xiàn)有效摻雜。摻入金屬Y能夠展寬其帶隙，改善ZnO的晶格結構，增強其光學透過率和增強紫外輻射。制備YIZO薄膜的工藝

2、簡單，成本較低，如果提高YIZO薄膜的光電特性，使其制備工藝優(yōu)化，對YIZO薄膜在光電器件領域的應用意義重大。
　　1.YIZO透明導電薄膜
　　在本論文中，我們共濺射了四組YIZO樣品，并分別測試并分析了濺射時的功率、時間、氣壓和氧分壓對YIZO薄膜結構特征、表面形貌及光電特征的影響。
　　主要內(nèi)容和結論如下:
　　(1)研究了其他條件相同，濺射功率分別為80W、100W、120W和140W時，YIZO薄膜的特

3、性。對樣品進行一系列的測試和分析后可知，不同功率下的YIZO薄膜均為非晶結構。在可見光范圍內(nèi)所有的YIZO薄膜的光透過率都超過了80％，即使增大濺射功率，其光透過率的變化也不大，但是吸收邊卻產(chǎn)生了紅移現(xiàn)象。伴隨功率的增大，YIZO薄膜的帶隙由3.42eV減小到3.15eV，其載流子遷移率在逐漸增大，當功率為120W時，膜中載流子的濃度最大，此時，薄膜的電阻率最低，為6.48×10-2Ω·cm。
　　(2)研究了其他條件相同，濺射時

4、間分別為30min、40min、50min和60min時，YIZO薄膜的特性。對樣品進行一系列的測試和分析后可知，不同時間下的YIZO薄膜均為非晶結構，在可見光范圍內(nèi)所有的YIZO薄膜的光透過率都超過了82％，即使增長濺射時間，其光透過率的變化也不大，但是吸收邊卻產(chǎn)生了紅移現(xiàn)象。伴隨時間的增長，YIZO薄膜的帶隙由3.19eV減小到3.02eV，其載流子遷移率在逐漸增大，但是載流子濃度卻在減小，受遷移率和載流子濃度的影響，當時間為30m

5、in時，其電阻率最低，為1.50×10-1Ω·cm。
　　(3)研究了其他條件相同，濺射氣壓分別為0.4Pa、0.7Pa、1.0Pa和1.3Pa時，YIZO薄膜的特性。對樣品進行一系列的測試和分析后可知，不同濺射氣壓下的YIZO薄膜均為非晶結構，在可見光范圍內(nèi)不同氣壓下的YIZO薄膜的光透過率都超過了81％，濺射氣壓對其帶隙影響不大，當濺射時氣體的壓強為0.7Pa時，其光學帶隙為3.31 eV。遷移率、載流子濃度和電阻率隨氣壓變化

6、的規(guī)律并不明顯。
　　(4)在其他條件相同，氧分壓分別為0、0.14、0.29和0.43時，研究了YIZO薄膜的特性。對樣品進行一系列的測試和分析后可知，不同氧分壓下的YIZO薄膜均為非晶結構，伴隨氧分壓的升高，其粗糙度減小而光透過率增大。
　　2.YIZO薄膜晶體管
　　本文選擇表面覆蓋了一層300nmSiO2絕緣層的重摻雜P型硅為襯底，并用射頻磁控濺射法在SiO2表面生長一層YIZO薄膜，然后利用熱蒸發(fā)鍍膜法在YI