Co摻雜ZnO薄膜的光電特性研究.pdf

1、近年來(lái)，ZnO基半導(dǎo)體受到越來(lái)越多的關(guān)注。室溫下的ZnO具有良好的物理性能：禁帶寬度為3.37eV左右，激子束縛能為60meV，可以實(shí)現(xiàn)室溫下激子發(fā)射。在藍(lán)光及紫外光發(fā)光二極管、激光器和光探測(cè)器等方面有重要應(yīng)用價(jià)值。Co摻雜ZnO材料(Co-ZnO)是ZnO基半導(dǎo)體中較為典型的一種，因其優(yōu)良的導(dǎo)電和發(fā)光性能以及可能存在的鐵磁性而被廣泛用于自旋半導(dǎo)體及相關(guān)器件方面的研究。
　　 本文利用磁控濺射，使用ZnO陶瓷靶和Co金屬靶雙耙共

2、濺射的方法，通過(guò)改變Co靶材上的濺射功率和濺射腔中氧氬氣的流速比控制樣品中Co摻雜濃度和濺射腔中氧氣濃度，在玻璃基底上制備了表面平滑、結(jié)晶質(zhì)量較好的Co-ZnO薄膜，研究了Co摻雜濃度和濺射腔中氧氣濃度對(duì)Co-ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。結(jié)果表明：兩者對(duì)樣品的結(jié)晶質(zhì)量、表面形貌、導(dǎo)電性能和光學(xué)性能都有較大的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)Co靶材上的濺射功率為10W、氧氣和氬氣的流速比為2/8是制備Co-ZnO薄膜比較適宜的生長(zhǎng)條件。此時(shí)，樣品的結(jié)晶

3、質(zhì)量較好，薄膜表面顆粒致密均勻，表面比較光滑，樣品的電阻率最低，小于1.5×102Ω·cm，樣品的透光率在87％以上，樣品的在460nm附近的藍(lán)光發(fā)射比較明顯，380nm附近的紫外光發(fā)射和520nm附近的綠光發(fā)射也比較強(qiáng)。
　　 對(duì)比研究了Co-ZnO和ZnO薄膜。結(jié)果顯示：Co摻雜雖然降低了結(jié)晶質(zhì)量，但卻使得樣品表面更加致密光滑；其載流子濃度比ZnO薄膜高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)，電阻率卻遠(yuǎn)低于后者；光透射率比ZnO薄膜略低，但是藍(lán)光發(fā)射