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文檔簡介
1、氧化鋅(ZnO)是一種重要的寬禁帶(室溫下Eg=3.37eV)直接帶隙半導體材料,其激子束縛能高達60meV。在紫外光探測器、短波長發(fā)光二極管、激光器二極管、太陽能電池等領域有著廣泛的應用前景。為了使得ZnO薄膜能廣泛應用于各類光電器件,有必要改善(或者改變)ZnO薄膜的物理、化學等性能,在ZnO薄膜中摻入雜質(zhì)元素和熱退火處理就是其中兩種重要的方法,尤其是ZnO薄膜的p型摻雜顯得尤為重要。離子注入技術是當前半導體材料一種重要的摻雜技術。
2、 本論文是利用離子注入技術進行摻雜和熱退火處理對ZnO薄膜改性,采用X射線衍射(XRD)譜、透射光譜、光致發(fā)光譜(PL)、X-Ray光電子能譜(XPS)和四探針等,分別研究了Zn離子和N離子注入ZnO-薄膜和注入后樣品退火的結(jié)構(gòu)、光學和電學性能,主要得到以下結(jié)果: 1.利用溶膠-凝膠法在石英玻璃襯底上制備ZnO薄膜,室溫下劑量為1×1017cm-2,能量56KeV的Zn離子注入ZnO薄膜中,離子注入后,樣品分別在500-
3、900℃的氬氣氣氛中進行退火處理1h,結(jié)果顯示:離子注入后,樣品的XRD衍射峰強度減小,近帶邊紫外發(fā)射峰(NBE)和深能級缺陷發(fā)射峰(DLE)強度都減弱;注入后熱退火處理,衍射峰在-700℃退火后得到恢復;當退火溫度小于600℃時,吸收邊隨著退火溫度的提高發(fā)生藍移,超過600℃時,吸收邊隨著退火溫度的提高發(fā)生紅移;NBE峰和DLE峰都隨退火溫度的提高而增強。 2.利用溶膠.凝膠法在(0001)Al2O3襯底上制備了Al/Zn原子
4、分數(shù)比為1%的ZnO:Al薄膜,將能量56KeV、劑量1×1017cm-2的N離子注入到薄膜中。離子注入后,樣品在500-900℃氮氣氣氛中退火。結(jié)果顯示:在800℃以下退火,隨退火溫度提高,薄膜結(jié)晶性能逐漸變好;在600℃以上退火,隨退火溫度提高,NBE峰和DLE峰都逐漸增強;600℃退火時,樣品的電阻率僅為83Ωcm 。 3.利用溶膠.凝膠法在石英玻璃襯底上制備了ZnMgO:Al(Mg/Zn原子分數(shù)比為10%,Al/Zn原子
5、分數(shù)比為1%)薄膜,將能量60KeV、劑量1×1017cm/cm-2的N離子注入到薄膜中。離子注入后,樣品在500-800℃氮氣氣氛中退火。結(jié)果發(fā)現(xiàn):離子注入后,所有衍射峰消失;樣品在可見光區(qū)的光學透過率明顯下降;光學帶寬發(fā)生紅移;NBE峰和DLE峰都減弱。離子注入后退火,XRD衍射峰出現(xiàn)并隨退火溫度升高逐漸增強;隨退火溫度上升,在可見光區(qū)的光學透過率逐漸增強,NBE峰和DLE峰也都逐漸增強。 4.利用溶膠-凝膠法在石英玻璃襯底
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