化學(xué)氣相沉積法制備摻N的ZnO薄膜及性能研究.pdf

1、ZnO是一種寬帶隙半導(dǎo)體材料(3.37eV),激子束縛能高(60meV),遠(yuǎn)高于其它寬禁帶半導(dǎo)體材料,在短波長光電器件領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用潛力,如紫外發(fā)光二極管(LEDs)和激光器(LDs)等。要實現(xiàn)在光電領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,首先必須獲得n型和p型ZnO材料。本征的ZnO呈n型導(dǎo)電特性,可以通過摻雜實現(xiàn)各方面性能都較好的n型ZnO薄膜,但是ZnO薄膜的p型摻雜困難。本論文采用CVD法,以Zn4(OH)2(O2CCH3)6·2H2O為固相源,分

2、別采用NH3為摻雜氣體和ZnNO3為摻雜源對ZnO薄膜的p型摻雜進(jìn)行了有益的探索,具體內(nèi)容如下:1.采用NH3作為摻雜氣體制備摻N的ZnO薄膜,研究了源加熱溫度和NH3流量對薄膜的影響,采用XRD、Hall測試儀、PL譜等對薄膜的結(jié)構(gòu)、電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:源溫會影響薄膜的生長,源加熱溫度200℃下薄膜的結(jié)晶質(zhì)量較好,室溫PL譜近帶邊紫外發(fā)射峰與深能級發(fā)射強度比,比值較大;NH3流量的變化對ZnO薄膜的取向沒有明顯影響,不

3、同流量下的薄膜均呈n型導(dǎo)電特性且電阻較高;對薄膜化學(xué)成分分析表明,摻入ZnO薄膜的N較少,不足以補償薄膜的n型導(dǎo)電。2.采用ZnNO3作為摻雜源制備摻N的ZnO薄膜,研究了襯底溫度對薄膜的影響,采用XRD、Hall測試儀、PL譜等對薄膜的結(jié)構(gòu)、電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:在襯底溫度低于500℃時,薄膜為(002)擇優(yōu)取向,在500℃時出現(xiàn)了混合取向,而高于500℃又出現(xiàn)了(002)的擇優(yōu)取向;在襯底溫度低于600℃時,薄膜呈現(xiàn)p