富鋅條件下氮摻雜氧化鋅薄膜的制備及光電特性的研究.pdf

1、自從日本和香港的科學(xué)家在1998年首次報(bào)道室溫光泵浦條件下ZnO薄膜的紫外受激發(fā)射后，ZnO基寬帶隙半導(dǎo)體作為紫外發(fā)光器件和激光器的候選材料開(kāi)始受到人們的關(guān)注。這是因?yàn)閆nO室溫下帶隙寬度為3.37eV，激子束縛能高達(dá)60meV，使得它在室溫下具有豐富的激子效應(yīng)，而成為國(guó)際光電子領(lǐng)域前沿課題中的研究熱點(diǎn)。 由于ZnO具有單一的導(dǎo)電類(lèi)型，未摻雜的ZnO由于本征缺陷(V0，Zni)而導(dǎo)致n-型電導(dǎo)，p-型ZnO難以制備，已經(jīng)成為制約

2、ZnO基材料發(fā)展的一個(gè)瓶頸。因此，制備p-型摻雜的ZnO薄膜成為當(dāng)前ZnO材料的主攻熱點(diǎn)。本文利用等離子體輔助的分子束外延設(shè)備(P-MBE)，在獲得了高質(zhì)量的ZnO薄膜的前提下，為了實(shí)現(xiàn)N的有效摻雜，在較低的生長(zhǎng)溫度和富鋅的條件下，開(kāi)展了N摻雜的ZnO的制備研究，通過(guò)原位反射式高能電子衍射儀、原子力顯微鏡、X射線衍射、X-射線光電子譜、與霍爾效應(yīng)等測(cè)量手段對(duì)樣品進(jìn)行了表征和分析。利用后期退火處理獲得了弱p-型材料，并對(duì)獲得的弱p-型材料

3、的物理機(jī)制進(jìn)行了研究。具體研究結(jié)果如下： (1)通過(guò)P-MBE技術(shù)、利用NO作為氮源和氧源，在Al2O3襯底上開(kāi)展了p-ZnO的制備研究。研究了鋅源溫度對(duì)N摻雜ZnO薄膜的電導(dǎo)影響，發(fā)現(xiàn)雖然隨Zn源溫度提高有利于N的摻雜，但在富鋅的條件下ZnO薄膜呈現(xiàn)了高濃度的n-型電導(dǎo)，電阻率隨溫度的變化關(guān)系顯示了金屬特性，通過(guò)結(jié)構(gòu)和光電特性的測(cè)量，對(duì)富鋅條件下制備樣品的導(dǎo)電機(jī)制進(jìn)行了研究。 (2)對(duì)富鋅的條件下制備的N摻雜ZnO薄膜