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(dǎo)體，呈六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，禁帶寬度為3.37eV，屬于寬禁帶半導(dǎo)體材料，可用于透明電極、平板顯示和智能窗口材料等領(lǐng)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(jìn)一步提高其性能。摻入In導(dǎo)致的其晶格變化不大，且In的電負(fù)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(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其光學(xué)透過率和增強(qiáng)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(lǐng)域的應(yīng)用意義重大。
　　1.YIZO透明導(dǎo)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(shí)的功率、時(shí)間、氣壓和氧分壓對YIZO薄膜結(jié)構(gòu)特征、表面形貌及光電特征的影響。
　　主要內(nèi)容和結(jié)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(shí)，YIZO薄膜的特

3、性。對樣品進(jìn)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(jié)構(gòu)。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(dāng)功率為120W時(shí)，膜中載流子的濃度最大，此時(shí)，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(shí)

4、間分別為30min、40min、50min和60min時(shí)，YIZO薄膜的特性。對樣品進(jìn)行一系列的測試和分析后可知，不同時(shí)間下的YIZO薄膜均為非晶結(jié)構(gòu)，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(shí)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(shí)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(dāng)時(shí)間為30m

5、in時(shí)，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(shí)，YIZO薄膜的特性。對樣品進(jìn)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(jié)構(gòu)，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(dāng)濺射時(shí)氣體的壓強(qiáng)為0.7Pa時(shí)，其光學(xué)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(shí)，研究了YIZO薄膜的特性。對樣品進(jìn)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(jié)構(gòu)，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?fù)诫sP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