連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法制備p型ZnO薄膜的研究.pdf

1、ZnO 是一種直接帶隙II-VI 化合物半導(dǎo)體材料，在光電領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，有望取代GaN 用于新一代短波長發(fā)光器件。但由于p型ZnO 難于制備，制約了ZnO的發(fā)展，成為其應(yīng)用的瓶頸。
　　 本文采用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法完成了ZnO 薄膜的制備。通過對比實(shí)驗(yàn)條件，我們提出了最佳的成膜條件。乙醇胺作為堿性試劑添加到鋅氨溶液中，能減少薄膜的溶解。兩步退火處理，將薄膜中殘余有機(jī)物的揮發(fā)與薄膜晶粒再結(jié)晶過程分開，能形成更好的晶體結(jié)構(gòu)。在

2、連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法中引入熱處理過程，極大地改善了ZnO 薄膜的性能，形成的薄膜具有良好的c 軸優(yōu)先取向，透明度和導(dǎo)電性能也得到顯著的提升。
　　 Li作為摻雜劑添加到ZnO中，當(dāng)摻雜濃度為5%時(shí)可以制備p型ZnO 薄膜。結(jié)合X 射線衍射、吸收光譜、光致發(fā)光譜和霍爾效應(yīng)分析，我們研究了Li 在ZnO中的作用機(jī)制，在低濃度摻雜時(shí)Li 以替位形式存在，高濃度摻雜時(shí)會(huì)形成填隙，產(chǎn)生的施主雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致薄膜由p型轉(zhuǎn)變?yōu)閚型。O2 退火氣氛和

3、高溫退火溫度能減少薄膜中的施主雜質(zhì)，從而促進(jìn)p型ZnO 薄膜的形成。
　　 晶體結(jié)構(gòu)分析得出Li 以摻雜形式存在于ZnO中，形成的晶粒尺寸為17.0～18.8nm，晶格常數(shù)a、c 分別為3.25（A）和5.20（A），堆垛層數(shù)約為33層。光學(xué)性能分析得出ZnO 禁帶寬度主要分布在3.27～3.29 Ev，其發(fā)光曲線中包含四個(gè)發(fā)光峰。最終制備的p型ZnO 材料電阻率為1.04 Ωcm，霍爾遷移率為0.75 cm2/Vs，載流子濃度