直流磁控反應(yīng)濺射制備ZnO：Ga薄膜及其性能研究.pdf

1、ZnO是一種Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料，屬于六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，(002)晶面的表面自由能最低，因而ZnO通常具有[0001]取向性生長。作為一種直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，ZnO最具潛力的應(yīng)用是在光電器件領(lǐng)域。ZnO的禁帶寬度為3.37eV，激子結(jié)合能為60meV，遠高于其它寬禁帶半導(dǎo)體材料，如GaN為25meV，ZnO激子在室溫下也是穩(wěn)定的，可以實現(xiàn)室溫或更高溫度下高效的激子受激發(fā)光，所以，ZnO在短波長光電器件領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用潛力，如紫

2、藍光發(fā)光二極管(LEDs)和激光器(LDs)等，可作為白光的起始材料。另外摻入ⅢA族元素Al、In、Ga等可以實現(xiàn)各方面性能都很好的n型ZnO薄膜，如非常低的電阻率，最低可達到10-4數(shù)量級；非常高的可見光范圍的透過率，可達到90％以上；制備的薄膜高度的c軸擇優(yōu)取向等；可以作為很好的LEDs的接觸電極。 本課題是利用直流磁控反應(yīng)濺射在玻璃襯底上制備ZnO:Ga透明導(dǎo)電薄膜，并利用多種測試手段分析了其性能，獲得了一些結(jié)果：

3、 1.用大型無機原型設(shè)備直流磁控反應(yīng)濺射儀在玻璃襯底上制備了ZnO:Ga透明導(dǎo)電薄膜。XRD測試表明制備的薄膜具有良好的c軸擇優(yōu)取向，并且證明了薄膜中的Ga是以替位式取代了六角晶格中的部分Zn原子的位置或者Ga原子彌散在薄膜晶粒間區(qū)域。 2.SEM顯示制備的薄膜表面致密化程度高，結(jié)構(gòu)完整。Hall測試得出薄膜的電阻率低、遷移率和載流子濃度高，并且薄膜與電極的接觸為歐姆接觸。透射譜分析得到薄膜在可見光范圍內(nèi)的透過率達到90％以上。