ZnO基材料的擇優(yōu)取向生長及異質(zhì)結(jié)界面能帶結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO在c軸方向具有很強的晶格極化效應(yīng)，為了消除其不利影響，可以使ZnO沿非極性或半極性方向生長。另一方面，制備高質(zhì)量的p型ZnO相對困難，最新的研究嘗試采用Ⅰ族元素如Li、Na替代N作為摻雜劑。如為異質(zhì)結(jié)構(gòu)，可選擇p型GaN、NiO作為p型層。而要實現(xiàn)器件優(yōu)化，這些異質(zhì)結(jié)的界面能帶結(jié)構(gòu)實驗測定和設(shè)計至關(guān)重要。
　　本文針對以上難點和問題，制備了不同生長取向的ZnO基材料，在此基礎(chǔ)上實驗測定了NiO/ZnO異質(zhì)結(jié)的

2、界面能帶結(jié)構(gòu)，研究分析了ZnO的取向生長對異質(zhì)結(jié)帶階值影響行為;通過Mn-Na共摻制備了非極性p型ZnO薄膜;通過Co-Ga、Mn-Li共摻在多種非晶襯底上制備了半極性ZnO薄膜。主要結(jié)果如下:
　　1.采用XPS結(jié)合光譜測定ZnO/NiO異質(zhì)結(jié)的能帶帶階。NiO/ZnO(0002)和NiO/ZnO(11(2)0)價帶帶階分別為:1.33±0.1eV和1.56±0.1eV，導(dǎo)帶帶階分別為:1.73±0.1eV和1.98±0.1eV

3、。兩種異質(zhì)結(jié)的界面能級排列均為type-Ⅱ型結(jié)構(gòu)。極性ZnO薄膜中的自發(fā)極化效應(yīng)是造成兩種異質(zhì)結(jié)能帶帶階值差別的主要原因。
　　2.在R面藍(lán)寶石襯底上制備了不同Na含量的Zn(Mn,Na)O薄膜。研究表明:隨著氧壓的增加，薄膜晶體質(zhì)量變差，非極性外延生長受到抑制，薄膜由n型導(dǎo)電變?yōu)閜型導(dǎo)電。Na含量為2％，氧分壓為0.02Pa，襯底溫度為550℃時制得的非極性薄膜晶體綜合質(zhì)量最優(yōu)。
　　3.在石英襯底上通過Co-Ga共摻制備